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CAPACITORES

CAPACITORES

Um capacitor consiste em um dispositivo elétrico que possui como principal característica armazenar cargas elétricas e, consequentemente, energia potencial eletrostática (ou elétrica). Praticamente todos os aparelhos que você conhece como: rádios, computadores, geladeiras, secadores de cabelo, etc., possuem capacitores em sua estrutura ou placas principais.

Uma importante diferença entre um capacitor e um gerador (que também fornece carga a um circuito) é o tempo de fornecimento dessas cargas. O capacitor fornece energia em um tempo muito mais curto, se descarregando logo a seguir. Como exemplo temos o flash de uma câmera fotográfica, que possui um capacitor responsável por liberar boa parte da carga no momento do “disparo”, provocando um brilho muito intenso da lâmpada.

A CAPACIDADE ELÉTRICA

Para um condutor isolado, em equilíbrio eletrostático, eletrizado com uma quantidade de carga Q e potencial V, observa-se que Q e V são diretamente proporcionais, ou seja:

É a essa constante de proporcionalidade que se chama de Capacidade Elétrica (C).

OBSERVAÇÃO

1) Capacidade Elétrica e Capacitância são sinônimos.

2) Unidade SI:

3) Um caso importante é o de uma esfera carregada, como seu potencial é dado pela equação  , suaC=\\frac{R}{K}  capacidade elétrica só depende do seu raio e do meio onde ela se encontra:

4) É muito comum usar o .

ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA (EPOT)

Para um condutor isolado, em equilíbrio eletrostático, de capacidade elétrica C, quantidade de carga Q e potencial V, tem-se que:

Se combinarmos essa equação com

teremos: 

Se combinamos com , teremos: 

ATENÇÃO

Propriedade gráfica:

CAPACITOR OU CONDENSADOR

Conjunto de dois condutores, denominados armaduras, eletrizados com quantidades de cargas de mesmo valor absoluto, mas de sinais contrários.

Função: Armazenar cargas elétricas.

Carga do Capacitor: É a carga da armadura positiva ddp do capacitor:

Capacidade Elétrica ou Capacitância: 

Energia Potencial Elétrica: 

CAPACITOR PLANO

É o capacitor cujas armaduras são planas, de mesma área e paralelas entre si, separadas por uma distância d.

Entre as armaduras coloca-se um material isolante para que não haja fluxo de cargas elétricas entre as placas, chamado de dielétrico.

Pode-se, no lugar de um material isolante, usar o vácuo entre as armaduras, e é o que faremos em nosso estudo.

Para carregar o capacitor, liga-se ele a um gerador:

CAPACITÂNCIA DE CAPACITOR PLANO

A capacitância de um capacitor plano é:

1º) diretamente proporcional à área A de suas armaduras;

2º) inversamente proporcional à distância d entre as armaduras.

, logo  ; para que se transformem em uma equação, devemos multiplicar por uma constante:

Esta constante de proporcionalidade é denominada

permissividade elétrica do isolante colocado entre as armaduras do capacitor, no caso do vácuo seu valor é:

OBSERVAÇÃO

Entre as armaduras de um capacitor plano forma-se um campo elétrico (E) uniforme, logo, é válida a expressão vista em eletrostática: U = E.d

ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES

Associação em série:

• Tem como objetivo dividir a ddp entre os capacitores associados, sem que se queimem.

• Atenção: numa associação em série, todos os capacitores ficam carregados com a mesma carga.

• Capacitor Equivalente é o capacitor que nas mesmas condições (U) é carregado com a mesma carga (Q).

• O cálculo da Capacidade Elétrica do capacitor equivalente (Ce ) é feito por:

EXERCÍCIO RESOLVIDO

01. Vamos calcular a capacitância equivalente do circuito abaixo.

A figura abaixo representa a resolução deste exercício:

Associação em paralelo:

•  Tem como objetivo aumentar a quantidade de carga armazenada sob a mesma ddp.

•  Atenção: numa associação em paralelo, todos ficam submetidos à mesma ddp.

•  O capacitor equivalente sob a mesma ddp acumula o somatório das cargas.

•  O cálculo da capacidade elétrica do capacitor equivalente (Ce) é feito por:

EXERCÍCIO RESOLVIDO

02. Vamos calcular a capacitância equivalente do circuito abaixo.

Resolução:

Cᵉq = C¹ + C²
Cᵉq = 3 + 6
Cᵉq = 9µF
Cᵉq = 9 . 10⁻⁶ F

OBSERVAÇÃO

COMO CAPACITOR PODE CAIR NO ENEM?

Os capacitores elétricos são dispositivos que armazenam energia elétrica para ser utilizada em um momento futuro, quando necessário. Em alguns circuitos, capacitores e resistores são utilizados juntos buscando o funcionamento adequado.

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