Capacitores

1. Prof. Wendell Julião

2. O que é um capacitor?
 Dispositivo elétrico que tem por função armazenar cargas
elétricas e, como consequência, energia potencial elétrica.
Graham
French/Masterfi
le/Latinstock

3. Tipos de Capacitores
 Existem diversos tipos de
capacitores (cilíndricos,
esféricos ou planos), mas
todos são representados por
duas placas paralelas,
condutoras e idênticas, bem
próximas uma da outra e com
um isolante chamado
dielétrico entre elas.
 Essas placas são denominadas
armaduras do capacitor e
o dielétrico entre elas pode
ser vácuo, ar, papel, mica, óleo,
etc.

4. Conhecendo um capacitor...

5. Símbolo de um capacitor
 Independente do tipo do capacitor, ele sempre é
representado pelo símbolo da figura, onde U é a diferença
de potencial entre as placas positiva e negativa e Q o
módulo da carga de uma das placas.

6. Eletrizando um capacitor (processo de carga)
 Uma das armaduras é ligada ao pólo positivo de um gerador de
força eletromotriz E e a outra ao pólo negativo do mesmo
gerador.
 A armadura ligada ao pólo negativo do gerador vai sendo
carregada com cargas negativas e a ligada ao pólo positivo do
gerador vai sendo carregada com cargas positivas e à medida que
elas vão sendo carregadas a diferença de potencial entre as placas
vai aumentando até que ela se iguale à do gerador (E) e o
capacitor está carregado com tensão U=E.

7. Processo de descarga de um capacitor
 Se você ligar um capacitor carregado a um circuito externo
como, por exemplo, uma lâmpada, haverá uma
movimentação de elétrons da armadura positiva para a
negativa, descarregando o capacitor e, durante essa
movimentação de elétrons (corrente elétrica) a lâmpada
ficará acesa até se apagar, quando ele fica descarregado.

8. Capacitância ou capacidade eletrostática
de um capacitor
 Representada pela letra C e é
característica de cada capacitor, sendo
definida como a razão entre a carga Q
(medida em coulomb “C” no
SI) armazenada no capacitor e a
diferença de potencial U (medida em volt
“V”, no SI) entre as armaduras positiva e
negativa, ou seja:

 No Sistema Internacional de Unidades
(SI) a capacitância é medida em farad,
cujo símbolo é F, contudo, como o farad
é muito grande torna-se conveniente a
utilização de submúltiplos, como o
microfarad (1 μF = 10-6F), ou o picofarad
(1pF=10-12F).
 Enquanto um capacitor está sendo
carregado sua tensão (diferença de
potencial) vai aumentando
proporcionalmente com a quantidade
de carga recebida, até atingir um valor
máximo, que sendo ultrapassado, trará
como consequência a ruptura do
dielétrico (isolante), saindo uma faísca
e descarregando o capacitor.
 A tensão de ruptura é expressa em
volts. Assim, num capacitor pode vir
inscrito, por exemplo, o valor 1000µF -
50V, onde 1.000μF é sua capacitância e
50 volts é a tensão de ruptura do
dielétrico do capacitor.

9. Energia Potencial Elétrica de um Capacitor

10. Dielétrico
 O dielétrico também é um fator determinante na capacitância,
de modo que a sua natureza influencia no valor dela de modo
diretamente proporcional, onde cada dielétrico tem sua
característica denominada permissividade do meio, de símbolo ε.
 Quando o meio é o vácuo, sua permissividade é denominada εo e
vale εo = 8,85.10-12 F/m.
 A constante dielétrica (K) de um meio é definida como sendo a
razão entre a permissividade desse meio ε e a permissividade do
vácuo εo => K = ε/εo => ε = Kεo, que, substituído em C= ε.S/d

12. Usos de Capacitores
 Os capacitores são muito usados em circuitos
eletrônicos, onde eles acumulam carga elétrica e
consequentemente energia elétrica para posteriormente
utilizá-la em um momento adequado, como por exemplo,
em controles remoto, celulares, telefones

13. O que você deve saber
 Quanto maior a área (S) das armaduras, maior será a
capacitância e vice versa.
 Quanto menor a distância (d) entre as armaduras , maior
será a capacitância e vice versa.
 Quanto maior for a constante dielétrica K do isolante
(dielétrico) maior será a capacitância e vice versa.

14. Associação de capacitores
 Associação série
Observe que, se as cargas são iguais e as capacitâncias são diferentes, a diferença de
potencial (tensão) também será diferente.
Q1=Q2=Q3=Q --- U=U1 + U2 + U3 --- Q/Ceq=Q/C1 + Q/C2 + Q/C3 ---
1/Ceq=1/C1 + 1/C2 + 1/C3 (expressão para o cálculo do capacitor equivalente)

15. Associação de capacitores
 Associação paralelo
U é igual para todos os capacitores e a Q é a soma das cargas
Q= Q1 + Q2 + Q3 --- C.U= C1.U + C2.U + C3.U --- Ceq= C1 + C2 + C3

16. Exercícios
1) Qual é a carga de um capacitor de 300 pF, quando ele é
carregado em uma voltagem de 1kV ?
2) Determine a capacitância de um capacitor, sabendo que a carga
acumulada em cada placa é de 10C, quando a diferença de
potencial entre elas for de 200V.
3) Calcule a capacitância de um capacitor que consiste em duas
placas paralelas separadas por uma camada de cera de parafina de
0,5 cm de espessura, sendo que a área de cada placa é de 80 cm2. A
permissividade da cera é  = 17,7  10-12 C2/Nm2. b) Se este
capacitor é ligado a uma fonte de 100V, calcule a carga elétrica
armazenada nele.

17. Exercícios
4) Um capacitor de placas paralelas possui placas circulares de raio
igual a 8,2 cm e separação de 1,3 mm, no vácuo
a) Determine a sua capacitância.
b) Se aplicarmos uma diferença de potencial de 120 V, qual será o
valor da carga que surgirá sobre as placas.
c) Se entre as placas for colocado um material cerâmico, qual será
a nova capacitância?
5) Sejam duas placas metálicas planas, cada uma com uma área de
1 m2, com as quais podemos construir um capacitor de placas
paralelas. Se a sua capacitância for de 1 F, qual será a distância
entre as placas ? Este capacitor poderia ser construído ?

18. Exercícios
6) Dois capacitores cujas capacitâncias respectivas são de 2 pF e 3 pF
são associados em série. Determine a capacitância equivalente do
conjunto.
A) 4,0 pF B) 5,0 pF C) 1,2 pF D) 6,0 pF E) 2,5 pF
7) Dois capacitores cujas capacitâncias respectivas são de 3 pF e 4 pF
são associados em paralelo. Determine a capacitância equivalente do
conjunto.
A) 7,0 pF B) 1,7 pF C) 1,2 pF D) 1,2 pF E) 0,6 pF
8) Três capacitores, A, B e C, são associados em série, e suas
capacitâncias respectivas são de 1 μF, 2 μF e 3 μF. Calcule a capacitância
equivalente aproximada desse conjunto.
A) 5,4 pF B) 6,0 μF C) 5,4 μF D) 54 nF E) 540 nF

19. Exercícios
9) A figura a seguir apresenta uma associação mista
entre três capacitores, C1, C2 e C3. Sendo suas
respectivas capacitâncias 1 pF, 2pF e 3 pF, calcule a
capacitância equivalente aproximada do conjunto.
A) 7,0 pF B) 3,0 pF C) 6,0 pF D) 0,6 pF E) 0,8 pF
10) Armazena-se, entre as placas de um capacitor, uma quantidade de carga igual a 2
mC, sob uma energia potencial elétrica de 1 mJ.Assinale, entre as alternativas abaixo,
aquela que apresenta corretamente a sua capacitância.
A) 5,0 nF B) 10,0 μF C) 2,0 mF D) 20,0 pF E) 2,0 μF

20. Exercícios
11) (Unimontes-MG–2007/Adaptado) O gráfico mostra a evolução da
carga armazenada em função da tensão elétrica em um capacitor
sendo carregado por uma bateria.
A energia armazenada e a capacitância do capacitor são
A) 2 x 10-3 J e 2 μF.
B) 2 x 10-3 J e 5 μF.
C) 1 x 10-3 J e 2 μF.
D) 1 x 10-3 J e 5 μF.

21. Exercícios
12) Armazena-se, entre as placas de um capacitor, uma
quantidade de carga igual a 2 mC, sob uma energia
potencial elétrica de 1 mJ. Assinale, entre as alternativas
abaixo, aquela que apresenta corretamente a sua
capacitância.
A) 5,0 nF B) 10,0 μF C) 2,0 mF D) 20,0 pF E) 2,0 μF