Questões de Concurso sobre Dielétricos, capacitância e ferromagnetismo dos materiais

 
 
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Um capacitor de placas planas e paralelas montado no vácuo apresenta uma capacitância de 100 nF. Se o volume entre as placas for completamente preenchido por um material que apresenta constante dielétrica igual a 5,0 e o espaçamento entre as placas paralelas for reduzido a 20% do espaçamento original, sua nova capacitância será:


A

2,5 uF.


B

1,0 uF.


C

500 nF.


D

100 nF.


E

20 nF.

Com relação aos elementos de circuitos elétricos, avalie as afirmativas a seguir, supondo que apenas um parâmetro é variado por vez:


I. Aquele condutor que apresenta menor área de seção transversal apresenta menor resistência.

II. Quanto maior a área das placas de um capacitor, maior é a sua capacitância.

III. Se um núcleo metálico com permeabilidade relativa = 2000 for inserido em uma bobina, sua indutância aumenta.

IV. Quanto menor a distância entre as placas de um capacitor, maior é a sua capacitância.


Assinale a alternativa que contém as afirmativas CORRETAS.


A

I, II e IV, apenas.


B

I, III e IV, apenas.


C

II, III e IV, apenas.


D

II e IV, apenas.


E

IV, apenas.

De acordo com Halliday, Resnick e Walker (2022), qual é a capacitância existente no caso de duas placas de área 4 cm2 e distância 3 mm entre elas?

Dado: permissividade elétrica no vácuo = 8,85 x 10-12 F/m.


A

3,4 x 10-15 F


B

8,0 x 10-14 F


C

3,4 x 10-13 F


D

6,6 x 10-13 F


E

1,2 x 10-12 F

Observe as figuras abaixo.

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Imagem associada para resolução da questão

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Considere que na Figura 1 a chave S é fechada para ligar o capacitor descarregado de capacitância C = 0,25µF à bateria de diferença de potencial V = 12 V. A placa inferior do capacitar tem uma área A= 2,0 x 10-4 m2 e é feita de cobre, material no qual a densidade de elétrons de condução é n = 8,49 x 102 elétrons/m2. Com base nessas informações, calcule a profundidade d no interior da placa (Figura 2), considerando que os elétrons se movem para a superfície da placa quando o capacitor está totalmente carregado e assinale a opção correta.

Dado: carga do elétron = 1,602 x 10-19 C


A

1,1 x 10-12m


B

1,6 x 10-12m


C

2,1 x 10-12m


D

2,6 x 10-12m


E

3,1 x 10-12m

Assinale a opção que completa corretamente as lacunas da sentença abaixo.

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Quando uma força magnetizante externa é aplicada em materiais ______ , os momentos dos domínios magnéticos tendem a se alinhar com o campo magnético e produzem um valor muito mais elevado de ______­ do que aquele que existiria devido apenas à força magnetizante aplicada até que todos os momentos magnéticos estejam alinhados com o campo aplicado. Quando o campo aplicado é reduzido até zero, os momentos dos dipolos magnéticos, embora tendendo a relaxar e a assumir suas orientações iniciais, não são mais totalmente aleatórios em suas orientações. Esse fenômeno é conhecido por ______ .


A

diamagnéticos - densidade de fluxo - histerese


B

paramagnéticos - densidade de fluxo - correntes parasitas


C

ferromagnéticos - corrente - correntes parasitas


D

paramagnéticos - corrente - correntes parasitas


E

ferromagnéticos - densidade de fluxo - histerese

Nas afirmações abaixo, marque (V) se forem VERDADEIRAS e (F) se forem FALSAS, e em seguida assinale alternativa CORRETA:


( ) Se uma capacitiva é conectada ao sistema, a corrente e a tensão mudarão de polaridade em fase, nesse caso o fator de potência será unitário (1), e a energia elétrica flui numa mesma direção através do sistema em cada ciclo.

( ) Cargas puramente resistivas tais como bancos de capacitores ou cabos elétricos enterrados produzem potência reativa com corrente adiantada em relação à tensão.

( ) Cargas puramente resistivas tais como motores e transformadores (equipamentos com bobinas) produzem potência reativa com a onda de corrente atrasada em relação à tensão.


A

V – F – F.


B

F – V – F.


C

F – V – V.


D

F – F – F.


E

V – F – V.

Seja um capacitor esférico cujas placas interna e externa apresentam raios iguais a 0,25 mm e 0,5 mm, respectivamente, e cujo material dielétrico que preenche o espaço entre as placas possui permissividade elétrica igual a 20 ∙ ε0 (ε0 = 8,854 ∙ 10-12 F/m).

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Se a máxima tensão que pode ser aplicada no capacitor é de 1 000 V, uma vez que tensões superiores iniciam processos de ionização no meio dielétrico, assinale a alternativa que indica corretamente a rigidez dielétrica do material entre as placas.


A

700 kV/m


B

4 000 kV/m


C

6 000 kV/m


D

8 000 kV/m


E

10 000 kV/m

Considere que a indutância externa por unidade de comprimento de uma linha de transmissão aérea monofásica com retorno pelo solo ideal (condutor elétrico perfeito) é igual a 2,2 μH/m.


Qual o valor mais próximo da capacitância por unidade de comprimento dessa linha, em nF/km?


Dados:

x e x


A

0,005.


B

5.


C

10.


D

5 000.


E

10 000.

Considere um capacitor cilíndrico, cujo material dielétrico que preenche o espaço entre as placas interna e externa apresenta uma permissividade elétrica igual a 10·ε0, onde ε0 corresponde à permissividade elétrica do vácuo e é aproximadamente igual a 8,854×10-12 F/m. Os raios das placas interna e externa do dispositi vo são iguais a, respecti vamente, 2,0000 mm e 5,4366 mm.


Se a rigidez dielétrica (campo elétrico máximo suportado) do material isolante que compõe o dispositi vo é igual a 10 MV/m, qual o valor, em kV, mais próximo da tensão máxima que pode ser aplicada no capacitor sem que processos de ionização se iniciem na região entre as placas? (Para fi ns de simplifi cação do problema, considere que as linhas de campo elétrico apresentam simetria cilíndrica.)


A

10.


B

20.


C

35.


D

40.


E

55.

Caso um material diamagnético seja inserido em um campo magnético de intensidade H, haverá a produção, por parte do material diamagnético, de um campo


A

no mesmo sentido do campo H, mas não permanente.


B

perpendicular ao campo H e permanente.


C

alinhado ao campo H, mas não permanente.


D

no mesmo sentido do campo H e permanente.


E

oposto ao campo H. mas não permanente.

Um capacitor de placas paralelas preenchidas com ar tem uma capacitância de 4,7 µF. Determine a nova capacitância, se a distância entre as placas for dobrada, a área das placas for reduzida à metade e o espaço entre as placas for preenchido com material de permissividade relativa igual a 2.


A

1,175µF.


B

18,8µF.


C

3,25µF.


D

2,35 µF.


E

9,4µF.

Assinale a opção correta com relação ao conceito de capacitares.


A

Um capacitar é um dispositivo elétrico que permite armazenar energia em um campo magnético.


B

Quando um capacitar está carregado, as placas contêm cargas de mesmo valor absoluto e sinais opostos. Por convenção, diz-se que a carga de um capacitar é o valor absoluto de uma das placas.


C

A capacitância de um capacitar de placas paralelas se mantém a mesma ao dobrar a área de suas placas, desde que se reduza a distância entre elas pela metade.


D

Quando uma diferença de potencial V é aplicada a vários capacitares em série, a diferença de potencial de cada capacitar é V.


E

A unidade de capacitância do SI é o Henry.

Em um determinado eletroíma, é possível determinar os polos norte e sul utilizando a regra da mão direita. Sendo assim, assinale a alternativa que contém a forma correta de se encontrar o polo norte.


A

Estando o polegar no sentido do fluxo da corrente, o polo norte estará no sentido do polegar.


B

Estando os dedos da mão direita no sentido contrário ao que flui a corrente através da bobina, o pelegar apontará o polo norte.


C

Estando os dedos da mão direita no sentido da corrente que flui através da bobina, o polegar apontará o polo norte.


D

Estando o polegar no sentido contrário ao fluxo da corrente, o polo norte deverá estar no sentido do polegar.

Na produção de um capacitor de 10nF de cerâmica, o fabricante decidiu mudar o material do dielétrico para mica. Qual será o efeito causado no valor capacitivo do componente?


A

O valor do componente não altera, pois, mantendo a distância entre as placas e suas áreas, o material do dielétrico não altera o valor do componente.


B

O coeficiente de permissividade da mica é menor do que o da cerâmica; assim, mantendo a distância e as áreas das placas, o valor capacitivo do componente vai diminuir.


C

A troca do dielétrico não altera o valor capacitivo do componente, desde que a distância entre as placas do capacitor aumente.


D

A troca do dielétrico não altera o valor capacitivo do componente, desde que as áreas das placas do capacitor diminua.

A figura seguinte apresenta o circuito magnético de um indutor com N espiras. Nesse caso, o núcleo ferromagnético possui relutância negligenciável e profundidade P. Além disso, os entreferros possuem largura H e distância g.

Imagem associada para resolução da questão

Considerando que a permeabilidade magnética do ar é μD, a expressão que representa a indutância do indutor é:


A

N2μ0 H P/g


B

N2 g μ0/(HP)


C

2N2 g μ0/(HP)


D

N2μ0HP/(2g)

Os materiais ferromagnético são de grande importância na engenharia. À respeito dos materiais ferromagnéticos, assinale a alternativa correta.


A

Silício e germânio são exemplos de materiais ferromagnéticos.


B

Ao atingir temperaturas muito baixas, menores que 100 K se tornam isolantes.


C

Ferro e níquel são exemplos de materiais ferromagnéticos.


D

Em nenhum momento possuem características semelhantes a um imã.


E

Possuem seus dipolos magnéticos naturalmente orientados.

A curva de magnetização mostra a densidade de fluxo B em decorrência do aumento da intensidade do campo magnético H. A razão entre B e H define a:


A

Força coerciva de um material ferromagnético.


B

Remanência de material magnético.


C

Permeabilidade do material magnético.


D

Retentividade de um material ferromagnético.


E

Histerese de um material magnético.

   
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