Física, perguntado por Valdehilza, 10 meses atrás

(UFMS) No circuito abaixo, entre A e B, estabelece-se uma ddp de 12V. É correto afirmar que :

01) a menor capacitância entre A e B é obtido fechando-se apenas a chave K1
02) a menor capacitância entre A e B é obtido fechando -se as chaves K1 e K2
04) a menor capacitância entre A e B é obtida com as chaves K1 e K2 abertas
08) a capacitância obtida entre A e B é 2mF fechando-se apenas a chave K2
16) a maior capacitância entre A e B é obtida fechando-se apenas a chave K1

Obs: justificar porque ta certa e porque ta errada


LuisEduardoBD: Há alguma imagem junto com a questão?
Valdehilza: sim. to aqui tentado mais nao to conseguindo achar o negocio q der pra enviar a imagem
Valdehilza: Eu fiz outra que mostra a imagem
LuisEduardoBD: Ok, vou procurar
gdara064: Alguém conseguiu ?

Soluções para a tarefa

Respondido por arthurcarneiro2
5
Encontrei a imagem correspondente a questão e estudaremos a partir dela cada afirmativa:

01) É falsa.
Para se ter a menor capacitância equivalente do arranjo é preciso ter o maior número possível de capacitores em série.

02) é Falsa
Pelos mesmos motivos da justificativa para o item 01, se tivermos uma capacitância em paralelo (que tem seu valor equivalente com a soma das capacitâncias), não teremos o menor valor. 

04)  CORRETA

Pelos mesmos motivos dos itens 1 e 2 agora temos somente capacitâncias associadas em série e com as chaves abertas é a associação que envolve o maior número de componentes. Logo, esta é a menor capacitância possível na associação.

08) FALSA

Com a chave k2 fechada, o capacitor de 3uF estará em curto circuito, logo, a associação será a resultante de 4uF e 6uF em série. Logo:

C_{eq} = \frac {4.6}{4+6}
C_{eq} = 2.4 uF
 
Como Ceq é 2.4 e não 2, a afirmação é falsa.

16) FALSA

A maior capacitância é obtida fechando ambas as chaves, que teremos então 12uF e 4uF em paralelo (serão somados, 16 uF) e 6uF em série. Logo:

C_{eq} = \frac {16.6}{16+6}
C_{eq} = 4.36 uF

Esta é a capacitância maior, considerando 3, teriamos que fazer novamente a operação com 4.36 uF e 3uF e encontrariamos 1.78 uF de capacitância equivalente. O que não é a máxima.

Portanto, a soma é 4.

Espero ter ajudado. Bons estudos.

Se possível, avalie a resposta.

Anexos:

arthurcarneiro2: o curto circuito apenas desativaria o capacitor de 3uF
LuisEduardoBD: E isto não deixaria o circuito aberto, impedindo a circulação de corrente? Tentei resolver está questão e imaginei que o excedente de corrente da resistência quase nula em k2 afetaria todos os capacitores, com a corrente partindo de A para B
arthurcarneiro2: não não, afetaria somente o capacitor que está em curto. A corrente não vai passar em 3uF pois sua impedância é infinitas vezes maior que a do fio.
arthurcarneiro2: se fecharmos somente a chave K1, teremos 3 capacitores em série. Isso não formará a maior capacitância possível
LuisEduardoBD: Então, se a corrente não vai passar em 3uF e o curto circuito afetar o fio da ligação de k2, abrindo o circuito, por onde a corrente irá circular?
arthurcarneiro2: a corrente irá circular na chave K2. Quando falei "afetar o capacitor em curto" é que ele antes teria corrente agora não mais, entendeu?
LuisEduardoBD: Sim, entendi. Só que a corrente que deve então passar apenas por k2 vai ser muito alta, porque a resistência naquele ponto é praticamente nula e essa corrente sai do ponto A e passa por outros capacitores antes. Esses capacitores não seriam afetados pela corrente alta do curto circuito?
arthurcarneiro2: Entendi agora. Isso depende das propriedades de cada capacitor. Há capacitores para cada nível de tensão em que serão submetidos. Independentemente da sua capacitância existem outras propriedades que determinam o nível de tensão em que eles serão submetidos. Como na questão isso não foi detalhado, torna-se irrelevante esse tipo de precaução, pois imagina-se que a tensão de 12 V não afetará nenhum deles.
LuisEduardoBD: Mas acredito que a fiação também pode ser comprometida, inclusive a fonte de tensão, de acordo com.a corrente que irá sair dela. Resolvendo está questão, fiquei em dúvida quanto à chave k2, mas um curto circuito nunca parece uma boa ideia.
arthurcarneiro2: Não é, de forma alguma. Claro que a aplicação real disso não é, nem de longe segura nem viável. A questão é apenas ilustrativa para mostrar como as chaves podem mudar a capacitância equivalente
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