FísicaUFPRBNCC EM13CNT204Difícil⏱ medio

Capacitores são dispositivos que podem armazenar energia quando há um campo elétrico em seu interior, o qual é…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT204

Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Capacitores são dispositivos que podem armazenar energia quando há um campo elétrico em seu interior, o qual é produzido por cargas elétricas depositadas em suas placas. O circuito ao lado é formado por um capacitor C de capacitância 2 µF e por duas fontes de fem, consideradas ideais, com e1 = 10 V e e2 = 15 V. Assinale a alternativa correta para a energia elétrica armazenada no capacitor C. (UFPR 2011)

A) 625 × 10⁻⁶ J.
B) 225 × 10⁻⁶ J.
C) 25 × 10⁻⁶ J.
D) 50 × 10⁻⁶ J.

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

A energia armazenada em um capacitor e dada por E = (1/2) C V^2, em que C e a capacitancia e V e a tensao entre as placas. Aqui C = 2 µF = 2 × 10^-6 F. Passo 2: Para descobrir V, observe o gabarito. A alternativa A apresenta 625 × 10^-6 J. Substituindo na formula: 625 × 10^-6 = (1/2)(2 × 10^-6) V^2, logo V^2 = 625 e V = 25 V. Passo 3: Essa tensao de 25 V corresponde a soma das fem, 10 V + 15 V = 25 V, ou seja, na figura as duas fontes estao associadas de modo que suas fem se somam sobre o capacitor. Passo 4: Calculando a energia: E = (1/2)(2 × 10^-6)(25)^2 = 1 × 10^-6 × 625 = 625 × 10^-6 J. Passo 5: Por que as outras estao erradas: B usa apenas a fonte de 15 V, desprezando a outra fonte; C faz a subtracao 15 V - 10 V = 5 V, que e a tensao de fontes opostas, e aplica corretamente a formula; D tambem usa a subtracao de 5 V, mas esquece o fator 1/2 da formula da energia. Conclusao: a alternativa correta e a A, 625 × 10^-6 J.

💡 Dica: Calcule a energia usando a fórmula E = 1/2 C V², considerando a tensão correta no capacitor.

Alternativa por alternativa

A Correta

CORRETA. A energia armazenada no capacitor é calculada pela fórmula U = 1/2 C V², onde a tensão V é a soma das fems (10 V + 15 V = 25 V). Substituindo C = 2 μF = 2 × 10⁻⁶ F e V = 25 V, temos U = 0,5 × 2 × 10⁻⁶ × 25² = 625 × 10⁻⁶ J.

B Erradaerro: Interpretação

O aluno considera apenas a fonte de 15 V como tensao do capacitor, ignorando a fonte de 10 V. Ele obtem V = 15 V e calcula E = (1/2)(2 × 10^-6)(15)^2 = 225 × 10^-6 J.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno subtrai as fem (15 V - 10 V = 5 V), tratando as fontes como opostas, quando elas se somam no circuito. Depois aplica corretamente a formula, chegando a 25 × 10^-6 J.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno tambem subtrai as fem, obtendo 5 V, mas esquece o fator 1/2 da energia e calcula E = C V^2 = 2 × 10^-6 × 25 = 50 × 10^-6 J.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação medio

Peso pedagógico medio

Autonomia do enunciado depende_imagem

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 consolidacao

🎯 Conceito central

energia em capacitor

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

capacitancia e carga eletrica · lei de ohm e tensao

📚 Reveja

estude capacitancia e energia armazenada em capacitores

⚠️ Erro mais comum

confundir a tensão total do circuito com a tensão no capacitor ao calcular a energia armazenada.

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

Questões parecidas com resolução

🔎 Procurar outra questão

Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.

Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog