Exercício 12 - Um capacitor de 100 pF e um capacitor de 400 pF são carregados com 2 kV . Eles são então desconectados da fonte de tensão e conectados juntos, placa positiva com placa positiva e placa negativa com placa negativa. (a) Encontre a diferença de potencial resultante em cada capacitor. (b) Encontre a energia perdida quando as conexões são feitas.
Passo 1
O enunciado nos dá dois capacitores isolados com capacitâncias
pF e
pF, cada um carregado a
kV. Após desconectá-los da fonte, ligamos placa positiva em placa positiva e negativa em negativa. Nesse processo a carga total se conserva e, como ficam em paralelo, formam uma capacitância equivalente
Para resolver, vamos usar:
– conservação de carga ( ),
– fórmula da capacitância em paralelo ( ),
– energia armazenada em capacitor ( ).
– conservação de carga (
– fórmula da capacitância em paralelo (
– energia armazenada em capacitor (
Passo 2
Calcular as cargas iniciais:
Passo 3
Como estão em paralelo, a carga total é
e a capacitância equivalente é
A tensão comum após a ligação é
Passo 4
Energia inicial total:
Passo 5
Energia final armazenada:
Passo 6
Energia perdida no processo:
Resposta
(a)
kV.
(b) Energia perdida J.
(b) Energia perdida