2. Capacitor
É um componente constituído por dois condutores
separados por um isolante: os condutores são
chamados armaduras (ou placas) do capacitor e o
isolante é o dielétrico do capacitor. Costuma-se dar
nome a esses aparelhos de acordo com a forma de
suas armaduras. Assim temos capacitor plano (Fig-
1), capacitor cilíndrico (Fig-2), capacitor esférico
etc. O dielétrico pode ser um isolante qualquer como
o vidro, a parafina, o papel e muitas vezes é o
próprio ar. Nos diagramas de circuitos elétricos o
capacitor é representado da maneira mostrada na
Fig-3
4. Processos de carga de um capacitor
Na figura abaixo o gerador passa a
retirar elétrons da armadura A, que vai
se eletrizando positivamente, e introduz
elétrons na armadura B.
5. Processos de carga de um
capacitor
O processo de carga do capacitor se
encerra quando potencial da armadura A
iguala-se ao potencial do pólo positivo do
gerador e o potencial da armadura B
iguala-se ao potencial do pólo negativo, ou
seja quando o equilibrio eletrostático é
atingido. Por isso encerrado o processo de
carga, a diferença de potencial U entre as
armaduras é igual à força eletromotriz ε do
gerador e a corrente elétrica no circuito
tem intensidade igual a zero.
8. Os condensadores têm inscrito a sua
capacidade de várias formas. para além da
capacitância ou capacidade, existe um fator
importante a tensão de trabalho ou
dielétrico.
Se aplicarmos uma tensão muito grande às
armaduras de um capacitor, a ddp (diferença
de potencial) entre as armaduras pode ser
suficiente para provocar um arco que
atravessa o dielétrico e causa a destruição
do componente.
9.
10. Capacitância
Capacitância do capacitor: É a medida da
capacidade de armazenamento de um
capacitor.
Q: quantidade de cargas armazenadas em
cada placa do capacitor.
U: DDP
11. Energia potêncial eletrostática de um
capacitor
A energia eletrostática de um capacitor (Ep)
é a soma das energias potenciais calculadas
em suas duas armaduras, podendo ser
definido como:
12. Capacitor plano
A capacitância de um capacitor, é uma constante
característica do componente, assim, ela vai
depender de certos fatores próprios do capacitor.
A área das armaduras, por exemplo, influi na
capacitância, que é tanto maior quanto maior for
o valor desta área. Em outras palavras, a
capacitância C é proporcional à área A de cada
armadura, ou seja:
CA
13. Capacitor plano
A espessura do dielétrico é um outro fator
que influi na capacitância. Verifica-se que
quanto menor for a distância d entre as
armaduras maior será a capacitância C do
componente, isto é:
C1/d
Este fato também é utilizado nos capacitores
modernos, nos quais se usam dielétricos de
grande poder de isolamento, com espessura
bastante reduzida, de modo a obter grande
capacitância.
14. Capacitor plano
C = e0 . A/d
Onde:
C: Capacitância
e0: Constante dielétrica (8,8.10-12F/m)
d: Distância entre as superfícies condutoras
A: Área dos condutores
15. Associação de capacitores: Em
série
Capacitores associados em série
armazenam cargas iguais
A diferença de potencial entre os terminais de
associação é a soma das diferenças de
potencial nos diversos capacitores:
U=U1 + U2 + U3…
+ - + - + -
C1 C2 C3
16. Associação de capacitores: Em
série
Para a determinação do capacitor
equivalente usaremos:
Quando forem dois capacitores podemos
usar o produto pela soma:
17. Associação de capacitores: Em
série
Quando n capacitores de capacitâncias
iguais a C estão associados em série,
temos:
Ceq= C/n
18. Associação de capacitores: Em
paralelo
Na associação em paralelo a carga total
Q estabelecida na associação é a soma
das cargas de todos os capacitores:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + …
OBS.: Capacitores associados em paralelo
submetem-se à mesma diferença de
potencial.
+ -
+ -
+ -
C1
C2
C3
19. Associação de capacitores: Em
paralelo
Para a determinação do capacitor
equivalente basta somar as capacitância
do circuito.
Ceq = C1 + C2 + C3
20. Exercícios
1. Carrega-se um capacitor de capacidade
eletrostática 5 µF com carga elétrica de 20 µC.
Calcule a energia potencial elétrica armazenada
no capacitor.
21. 2. Um capacitor armazena 8.10–6 J de
energia quando submetido à ddp U.
Dobrando-se a ddp nos seus terminais,
a energia armazenada passa a ser:
22. 3-Um capacitor plano é conectado a uma pilha de força
eletromotriz constante, como mostra a figura, adquirindo
carga elétrica Q. Mantendo-o conectado à pilha, afastam-
se as placas até que a distância entre as mesmas seja o
triplo da inicial. Ao término do processo, sua carga
elétrica será:
23. 4. Na questão anterior, desliga-se o capacitor da pilha antes
de afastar as placas e em seguida dobra-se a distância
entre as mesmas. A nova ddp nos seus terminais passa a
ser:
24. 5. Dois capacitores de capacidades eletrostáticas C1 =
2µF e C2 = 6µF estão associados em série e ligados a
uma fonte que fornece uma ddp constante de 20 V.
Determinar:
a) a capacidade eletrostática do capacitor equivalente;
b) a carga elétrica de cada capacitor;
c) a ddp nas armaduras de cada capacitor.
25. 6- Dois capacitores de capacidades eletrostáticas C1 = 2µF e
C2 = 6µF estão associados em paralelo e ligados a uma
fonte que fornece uma ddp constante de 30 V. Determinar:
a) a capacidade eletrostática da associação;
b) a carga elétrica de cada capacitor;
c) a energia elétrica armazenada na associação.
26. 7- Dado o circuito, o valor da força eletromotriz E do gerador,
estando o capacitor carregado com uma carga elétrica de
10µC, vale:
27. 8-Um capacitor de capacitância C=2.10-6F é ligado
a uma pilha de fem 3V e resistência interna
r=0,1. Calcule a carga e a energia potencial
elétrica do capacitor.
28. 9-Três capacitores são associados conforme a
figura. Fornecendo-se à associação a carga
elétrica de 12C, determine:
a) A carga elétrica e a ddp em cada capacitor;
b) A ddp da associação;
c) A capacitância do capacitor equivalente;
d) A energia potencial elétrica da associação.
29. 10- Na figura cada capacitor tem capacitância de
C11F. Entre os pontos A e B existe uma ddp de
100V. Qual é a carga elétrica total armazenada no
circuito?
