Física

Professor: Wilson Pacheco

3º Ano

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CAPACITORES OU CONDENSADORES

Capacitor É um dispositivo que tem como função armazenar cargas elétricas. Ele é formado por dois condutores denominados armaduras e são separados por um dielétrico (material isolante), como, por exemplo,

plástico, mica, o próprio ar, etc. Existem diversas formas geométricas possíveis para um capacitor. O mais comum é o chamado capacitor de placas paralelas. Outras formas comuns são os capacitores esféricos e cilíndricos.

Capacitância de um Capacitor Experimentalmente, verif ica-se que se a tensão V no capacitor variar,

sua carga Q varia proporcionalmente. Logo: Q = C.V, onde C é uma constante de proporcionalidade denominada capacidade ou capacitância do capacitor .

Unidade de Capacitância No SI, a unidade da capacitância é farad (F), que corresponde a um coulomb por volt.

Energia Potencial de um Capacitor À medida que as cargas elétricas vão sendo armazenadas no capacitor, aumenta a ddp entre as armaduras e, para cada par de valores (Q, V), temos uma quantidade de energia potencial elétrica

correspondente. O gráf ico abaixo mostra esse comportamento:

C

QVCVQEPot

.22

.

2

. 22

Capacitor Plano

O capacitor plano é aquele formado por armaduras que são placas

planas e paralelas, de mesmas

dimensões.

No capacitor plano, cada uma das

armaduras possui área A e estão

separadas por uma distância d.

Verif ica-se que, quanto maior a área

(A) das armaduras, maior a

quantidade de carga acumulada e, quanto maior a distância entre as

armaduras (d), menor a quantidade de carga acumulada. Então, a

capacidade elétrica C (capacitância) desse capacitor é diretamente

proporcional à área A e inversamente proporcional à distância d.

Portanto: d

AC . , onde A é a área das placas, d é a distância

entre as placas e é a permissividade do meio. No vácuo apresenta o

valor: = 8,85 x10-12 F/m.

Associação de Capacitores

É frequente o uso de capacitores associados entre si, com a f inalidade

de alterar a capacidade e, desse modo, obter melhor armazenamento

de energia elétrica. Capacitores associados comportam-se como um

único e é chamado capacitor equivalente.

A seguir, veremos em quais formas que os capacitores podem ser

arranjados e as vantagens elétricas de cada tipo de associação.

Associação em Série

Capacitores, iguais ou não, são associados em série quando são

ligados em sequência. Nesse tipo de associação, a placa positiva de

um capacitor está em contato com a placa negativa do outro, de forma

que todos os capacitores armazenam a mesma carga.

Propriedades: Na associação em série a carga Q armazenada é a

mesma em todos os capacitores: Q1 = Q2 = Q3 = Q; a tensão total é a

soma das tensões nos capacitores: VTotal = V1 + V2 + V3; o capacitor

equivalente à associação em série é dado por:

321

321

321

1111

CCCC

C

Q

C

Q

C

Q

C

QVVV

C

QV

eq

eqeq

Tot

Observação: para dois capacitores associdados em série, o capacitor

equivalente pode ser dado por:

21

21.

CC

CCCeq

;

- para n capacitores de mesma capacitância C associados em série, o

capacitore equivalente é: n

CCeq .

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Numa associação em paralelo de capacitores, todos estão submetidos

à mesma ddp; neste caso a placa positiva de um capacitor está ligada

à placa positiva do outro, assim, também, a placa negativa de um está

ligada à negativa do outro.

Nesse tipo de associação temos as seguintes propriedades:

- a carga Q da associação é a soma das cargas armazenadas em cada capacitor: Q = Q1 + Q2 + Q3;

- a tensão total é igual à tensão em cada capacitor, isto é:

VTotal = V1 = V2 = V3; - o capacitor equivalente à associação é dada por: Ceq = C1 + C2 + C3;

- para n capacitores de mesma capacitância C associados em paralelo,

o capacitor equivalente é dado por: Ceq = n.C

Pode haver composição de associações em série e em paralelo,

constituindo a chamada associação mista de capacitores.