Apostila de Física 36 – Capacitores

1.0 Definições

Na presença de um condutor neutro, um condutor eletrizado pode armazenar

mais cargas elétricas com o mesmo potencial elétrico.

Capacitor ou condensador – Componente que armazena energia num campo

elétrico.

Um capacitor é formado por 2 condutores elétricos – Armaduras do capacitor:

1 condutor carregado positivamente – Condutor A.

1 condutor neutro – Condutor B.

O condutor A é envolvido pelo condutor B – Indução total de B.

Liga-se o condutor B à terra – Desaparecem do condutor B as cargas

positivas.

As cargas são separadas uma da outra por um isolante.

Carga de um capacitor – Carga ‘Q’ de sua armadura positiva.

Ddp de um capacitor – Ddp entre as suas armaduras positiva e negativa.

Representação gráfica do capacitor:

2.0 Capacitância Eletrostática

Considere um condutor isolado e neutro.

Após a sua eletrização, a carga ‘Q’ e o seu potencial elétrico ‘V’ são

proporcionais:

Q = CV C – Constante de proporcionalidade do condutor.

Dois condutores num mesmo meio sob o mesmo potencial – Armazenará mais

cargas elétricas quem tiver a maior constante de proporcionalidade.

A constante de proporcionalidade mede a capacidade de um condutor armazenar

cargas elétricas – Recebe o nome de capacitância ou capacidade eletrostática do

condutor isolado.

Unidade – Farad (F); Coulomb por volt.

2.1 Condutores Esféricos

A capacitância eletrostática de um condutor esférico é diretamente proporcional

ao seu raio.

A capacitância elétrica é sempre positiva – Não depende da carga nem do

material que o constitui.

3.0 Equilíbrio Elétrico de Condutores

Considere 3 condutores:

Capacitâncias – , e .

Cargas – , e .

Potenciais elétricos – , e .

Bem afastados.

Ao ligar os condutores por meio de fios condutores:

Adquire-se equilíbrio elétrico dos condutores.

Adquire-se um potencial elétrico comum (V).

Adquirem-se cargas novas – , e .

Princípio de conservação das cargas elétricas:

4.0 Capacitor Plano

Formado por 2 armaduras planas iguais, cada uma com área ‘A’, colocadas a

uma distância ‘d’.

Capacitância eletrostática do capacitor plano – Varia com a natureza do isolante:

- Constante de proporcionalidade.

Constante de proporcionalidade – Permitividade ou permissividade absoluta do

vácuo.

Relacionando a permitividade absoluta e a constante da Eletrostática no vácuo:

Ddp entre as armaduras do capacitor:

U = Ed

Campo elétrico uniforme entre as armaduras do capacitor:

5.0 Associação de Capacitores

Capacitor equivalente – Capacitor que, eletrizado com a mesma carga que a da

associação, possui a mesma ddp.

5.1 Associação de Capacitores em Série

Todos os capacitores apresentam mesma carga.

A ddp aplicada à associação é a soma das ddps dos capacitores associados.

U = U1 + U2 + U3 + ... + Un

Capacitor equivalente é a soma dos capacitores inversos:

Associação em série de ‘n’ capacitores iguais:

2 Capacitores em série:

5.2 Associação de Capacitores em Paralelo

Permite aumentar a capacitância de cada um.

A carga aplicada à associação é a soma das cargas dos capacitores associados.

Q = Q1 + Q2 + Q3 + ... + Qn

Todos os capacitores apresentam a mesma ddp.

U = U1 = U2 = U3 = ... = Un

Capacitor equivalente é a soma dos capacitores:

CP = C1 + C2 + C3 + ... + Cn

Associação em série de ‘n’ capacitores iguais:

CP = nC

6.0 Energia Potencial Armazenada no Capacitor

O gerador, ao carregar o capacitor, fornece-lhe energia potencial elétrica – Dada

numericamente pela área do gráfico Q x U:

7.0 Dielétricos

Dielétricos ou isolantes – Substâncias que não conduzem corrente elétrica, por

não existirem cargas elétricas livres em seu interior.

Preenchendo o espaço entre ar armaduras co um dielétrico:

A capacitância do capacitor aumenta ‘K’ vezes.

A ddp entre as armaduras do capacitor diminui ‘K’ vezes.

A intensidade do campo elétrico diminui ‘K’ vezes.

A intensidade da força elétrica diminui ‘K’ vezes.

Constante dielétrica do isolante – Grandeza adimensional:

KVÁCUO = 1

Ddp do capacitor com dielétrico:

Intensidade do campo elétrico:

Intensidade da força elétrica:

7.1 Rigidez Dielétrica do Isolante

Aumentando-se a ddp, aumenta-se a intensidade do campo entre as armaduras –

Um campo elétrico intenso pode arrancar elétrons dos átomos do dielétrico, gerando sua

ionização.

Rigidez dielétrica do isolante – Valor máximo do campo elétrico que um

isolante suporta sem ionizar.

Se a rigidez dielétrica do isolante for superada, tem-se uma faísca entre as

armaduras – Danifica o capacitor.

8.0 Funcionamento do Flash Eletrônico

Fase de carga do capacitor:

Liga-se o gerador às placas do capacitor por meio da chave Ch.

O capacitor é carregado.

A lâmpada não se acende – Não participa do circuito nessa parte.

Fase de dispara do flash:

Liga-se o gerador à lâmpada por meio da chave Ch.

O capacitor é descarregado.

A lâmpada emite uma luz brilhante até que o capacitor se descarregue

completamente.