Capacitores ou condensadores.

1. 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, verifica-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 gráfico abaixo mostra esse comportamento:
C
QVCVQ
EPot
.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.
Verifica-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
A
C . , 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 finalidade
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
Q
VVV
C
Q
V
eq
eqeq
Tot


Observação: para dois capacitoresassocidadosem série, o capacitor
equivalente pode ser dado por:
21
21.
CC
CC
Ceq

 ;
- para n capacitores de mesma capacitância C associados em série, o
capacitore equivalente é:
n
C
Ceq  .
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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.