Associação de Capacitores no Enem

Em nossa última postagem falamos sobre os capacitores, e como o conteúdo que é frequentemente cobrado em outros vestibulares voltou a cair na prova do Enem. Vimos sobre a utilização dos capacitores e também sobre o cálculo da sua capacitância (relembre esta postagem clicando aqui!) Além dos cálculos que envolvem a sua capacitância, há também outro assunto que é muito importante para esta área, a associação de capacitores. Com base nisso, vamos apresentar a seguir as associações de capacitores em série, em paralelo e mista. No final da postagem, vamos apresentar um exercício para que você compreenda como o assunto pode ser abordado durante as próximas provas do Enem.

Associação de capacitores

Assim como ocorre para outros componentes eletrônicos (resistores, por exemplo), são raras as situações em que você encontrará os capacitores sozinhos nos circuitos. Desta forma, encontramos estes componentes associados, em série, em paralelo e de forma mista. Vamos explorar cada uma das associações e como calcular a capacitância de cada circuito.

Associação em série

A associação em série ocorre em situações como a do esquema abaixo, onde temos três capacitores associados.

Para calcular a capacitância equivalente deste circuito, é necessário lembrar que a carga (Q) existente neste tipo circuito é a mesma. Desta forma, ao manipularmos a equação da capacitância, teremos que a capacitância equivalente do circuito será igual a:

Associação em paralelo

Já nas associações em paralelo, como o próprio nome sugere, os capacitores estão ligados paralelamente, como você pode observar no esquema a seguir:

Para este tipo de associação, a diferença de potencial (V) que alimenta os capacitores será a mesma, como você pode observar no esquema acima. Diante disso, ao manipularmos a equação da capacitância, a capacitância equivalente do circuito será igual a

E assim por diante. Perceba que em nossos exemplos utilizamos três e dois capacitores, respectivamente. No entanto, estas associações podem ser feitas com inúmeros capacitores, utilizando as mesmas equações!

Associação mista

Já as associações mistas são as mais encontradas no dia a dia, na grande maioria das aplicações práticas dos capacitores. Esses circuitos podem ser os mais variados, com milhões de combinações e posições de capacitores disponíveis. No entanto, a forma como calculamos permanece a mesma, devemos agrupar parte por parte em série ou em paralelo, até atingirmos uma única capacitância equivalente! Observe no esquema a seguir uma associação mista de capacitores:

Fonte: http://fismatica.com.br/Fisica/Fisica_03/Eletromagnetismo/Eletricidade/Eletrodinamica/Eletricidade_Eletrodinamica_Aula_26_Associacao_Mista_de_Capacitores_2793580361.html

Exercício do Enem – 2016

Como citamos anteriormente, a última questão envolvendo capacitores na prova do Enem havia sido no ano de 2016, na segunda aplicação do exame. E o assunto cobrado foi justamente a associação dos capacitores em série! Veja a seguir a questão, e aproveite para treinar o conteúdo apresentado!

“Um cosmonauta russo estava a bordo da estação espacial MIR quando um de seus rádios de comunicação quebrou. Ele constatou que dois capacitores do rádio de 3 μF e 7 μF ligados em série estavam queimados. Em função da disponibilidade, foi preciso substituir os capacitores defeituosos por um único capacitor que cumpria a mesma função.

Qual foi a capacitância, medida em μF, do capacitor utilizado pelo cosmonauta?”

a) 0,10

b) 0,50

c) 2,1

d) 10

e) 21

Alternativa correta: c.

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