Especifique detalhamente sobre: As Definições, As Formulas, As Importância e As Aplicações de Energia Armazenada no Capacitor:
Passo 1
Beleza, o exercício pede quatro coisas sobre a energia armazenada num capacitor:
- Definições, 2) Fórmulas, 3) Importância e 4) Aplicações.
O conteúdo é da parte de eletrostática / circuitos elétricos.
Para resolver, a gente vai precisar entender o que é um capacitor, como ele guarda carga e tensão, e como se calcula a energia a partir disso.
Passo 2
Definições
– Capacitor: é um componente elétrico que armazena carga elétrica em duas placas separadas por um isolante.
– Energia armazenada: é o trabalho que você faz para carregar o capacitor, ou seja, pra colocar carga nele, levantando sua tensão
.
– Capacitor: é um componente elétrico que armazena carga elétrica em duas placas separadas por um isolante.
– Energia armazenada: é o trabalho que você faz para carregar o capacitor, ou seja, pra colocar carga
Passo 3
Fórmulas
- Para calcular a energia a gente parte do conceito de trabalho infinitesimal:
onde
é a diferença de potencial instantânea e
é a carga infinitesimal que entra.
2) Sabendo que , integra-se de
até
:
2) Sabendo que
- Como
, também podemos escrever:
Passo 4
Importância
– É fundamental pra entender como capacitores funcionam em circuitos: ao armazenar energia, eles suavizam oscilações de tensão (filtro), fornecem picos de energia (flash de câmera) e controlam tempos de carga/descarga (\emph{time constant} ).
– Também aparece em memórias voláteis e em sistemas de reserva rápida de energia.
– É fundamental pra entender como capacitores funcionam em circuitos: ao armazenar energia, eles suavizam oscilações de tensão (filtro), fornecem picos de energia (flash de câmera) e controlam tempos de carga/descarga (\emph{time constant}
– Também aparece em memórias voláteis e em sistemas de reserva rápida de energia.
Passo 5
Aplicações
- Filtro de fontes: elimina ripple em fontes DC, guardando energia e liberando quando falta tensão.
- Flash de fotocâmera e desfibrilador: carrega devagar e solta tudo rapidinho, gerando alta potência.
- Circuitos de temporização (pisca-pisca, oscilladores): o capacitor carrega e descarrega junto com resistores pra criar delays.
- Armazenamento de energia em veículos elétricos de alta potência (supercapacitores): suportam cargas rápidas.
Resposta
Definições: capacitor armazena cargas elétricas entre suas placas; energia armazenada é o trabalho para carregá-lo.
Fórmulas:
Fórmulas:
Importância: suaviza tensões, fornece pulsos de energia, determina tempos em circuitos, é chave em eletrônica e armazenagem rápida de energia.
Aplicações: filtros de fontes, flashes, desfibriladores, circuitos de temporização e supercapacitores em veículos.
Aplicações: filtros de fontes, flashes, desfibriladores, circuitos de temporização e supercapacitores em veículos.