1. Um capacitor de 20 mu F é carregado com uma fonte de 60 V , de corrente contínua. Após ter sido desligado da fonte, é ligado imediatamente aos terminais de um capacitor (sem carga) de 5 mu F. Calcular: a) a ddp entre os terminais dos dois capacitores em paralelo; b) a carga de cada capacitor.

Passo 1

O enunciado diz que temos um capacitor de 20,muF carregado a 60,V. Em seguida ele é desligado da fonte e imediatamente ligado em paralelo com outro capacitor de 5,muF que estava inicialmente sem carga. Precisamos encontrar
a) a diferença de potencial comum Vf após a conexão;
b) a carga em cada capacitor nesse estado final.
Conteúdo: definição de capacitância ( Q=C,V), comportamento de capacitores em paralelo (mesma ddp) e conservação de carga em sistema isolado.

Passo 2

Calcular a carga inicial armazenada no capacitor de 20,muF. Pela definição de capacitância:
Qi = C1,V1 = 20,muFtimes 60,V = 1200,muC
O outro capacitor tinha Q=0.

Passo 3

Ao ligá-los em paralelo, a carga total se conserva e a ddp final é a mesma em ambos. A capacitância equivalente é
Ceq = C1 + C2 = 20,muF + 5,muF = 25,muF
Logo a ddp final é
Vf = QtotalCeq = 1200,muC25,muF = 48,V

Passo 4

Com Vf=48,V, as cargas finais em cada capacitor são
Q1 = C1,Vf = 20,muFtimes 48,V = 960,muC,
Q2 = C2,Vf = 5,muFtimes 48,V = 240,muC

Resposta

a) Vf = 48,V
b) Q20,muF = 960,muC e Q5,muF = 240,muC

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