aula 16 capacitores

8/22/2019 Aula 16 Capacitores

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ELETRNICA E ELETRICIDADE BSICA

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Tratamos at agora das propriedades resistivas dos circuitoseltricos. A resistncia, que a oposio ao fluxo decorrente est associada dissipao de energia. Alm dapropriedade resistncia, um circuito eltrico tambm pode

possuir as propriedades da indutncia e da capacitncia,sendo que ambas esto associadas ao armazenamento deenergia.


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Capacitncia

Propriedade de um circuito se opor a qualquer variao detenso no circuito. Alternativamente, capacitncia a

capacidade de um circuito eltrico armazenar energia emum campo eletrosttico.


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Capacitncia eltrica de um condutor

um valor caracterstico de um dado corpo e avaliado pelarazo entre seu potencial e sua carga. constante em cada

meio onde o corpo for colocado, tendo como unidade oFarad (F), sendo 1 Farad igual capacitncia eltricade um condutor que com carga de 1 Coulomb atinge umpotencial de 1 Volt.


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Capacitncia eltrica de um condutor

Dessa forma, a capacitncia eltrica de um condutor podeser determinada matematicamente atravs da relao entre

a carga e o potencial do condutor; porm, fisicamente, acapacitncia depende da forma geomtrica do condutor,de suas dimenses e da natureza do isolante que o envolve.


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Fora Exercida por Duas Cargas

Pelos conceitos da eletrosttica, cargas iguais se repelem, ecargas diferentes se atraem. A fora exercida entre elas

dada pela Lei de Coulomb como:


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Materiais Dieltricos

Isolantes ou dieltricos so caracterizados pelo fato depossurem poucos eltrons livres, isto , os eltrons esto

fortemente ligados ao ncleo. Sem a aplicao de umcampo eltrico, um tomo dieltrico simtrico, mas napresena de um campo eltrico os eltrons se deslocam deforma a ficarem prximos da carga positiva do campoeltrico.


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Uma medida de como as linhas de fora so estabelecidasem um dieltrico denominada permissividade. A

permissividade absoluta (e) a relao entre a densidadede fluxo no dieltrico e o campo eltrico sobre o mesmo. Aconstante dieltrica ento, a relao entre permissividadede um material e a permissividade do vcuo, e definidacomo:


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Uma medida de como as linhas de fora so estabelecidasem um dieltrico denominada permissividade. A

permissividade absoluta (e) a relao entre a densidadede fluxo no dieltrico e o campo eltrico sobre o mesmo. Aconstante dieltrica ento, a relao entre permissividadede um material e a permissividade do vcuo, e definidacomo:


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Capacitor plano

As placas iguais e paralelas armazenam cargas eltricasiguais e opostas. Assim, a carga total do capacitor igual

zero, conforme a figura.


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Capacitor plano

A capacitncia de um capacitor plano diretamenteproporcional rea das placas e inversamente proporcional

espessura do dieltrico (distncia entre as placas).

Onde:: permeabilidade eltricaA: rea til das placas planasd: distncia entre as placas


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Processo de carga de um capacitor

Suponhamos um circuito constitudo de uma bateria detenso E, um capacitor de capacitncia C, duas chaves ch1

e ch2 e uma resistncia R, conforme a figura.


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No instante em que a chave ch1 ligada, a tenso nosextremos do capacitor zero, passando a crescer

rapidamente at o valor E. Enquanto a tenso nos extremosdo capacitor aumenta, sua carga Q cresceproporcionalmente, o que significa que enquanto a tensoestiver variando no sentido de aumentar, a bateria estarfornecendo corrente.


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Esta, entretanto, no circula atravs do dieltrico, pois ofluxo de eltrons se produz no circuito externo ao capacitor,

ficando a placa ligada ao polo positivo do gerador comdeficincia de eltrons, e a placa ligada ao polo negativocom excesso. O fluxo de eltrons continuar at que as duasplacas tenham adquirido uma carga suficiente para que atenso entre elas seja exatamente igual e oposta tensoaplicada E.


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Quando isso ocorrer, a corrente no circuito se torna igual zero, sendo, pois, de natureza transiente: mxima no

instante em que se liga a chave ch1 (capacitor descarregado= curto-circuito), diminui e tende para zero quando ocapacitor estiver carregado (capacitor carregado = circuitoaberto).


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O valor da corrente depende, a cada instante, da tensoaplicada, da resistncia do circuito e da capacitncia. Assim,

o capacitor totalmente carregado comporta-se como umcircuito aberto em corrente contnua.


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Processo de descarga de um capacitor

Se abrirmos a chave ch1 depois de carregado o capacitor, atenso nos extremos das placas do capacitor permanece

igual tenso da bateria, mas com o decorrer do tempo vaidiminuindo at anular-se, pois, mesmo com os terminaisabertos, o capacitor ir descarregar. Isso se deve ao fato deque os materiais que constituem o dieltrico no soisolantes perfeitos, e uma corrente de fraca intensidadechamada corrente de fuga circula atravs do dieltrico.


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Quando o nmero de eltrons for igual ao nmero de cargaspositivas em cada placa, a tenso ser nula, e o capacitor

estar descarregado. Agora, se aps abrirmos a chave ch1,fecharmos a chave ch2, a descarga acontecer no resistorR, dissipando a energia armazenada no capacitor sob formade calor no resistor.


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A figura abaixo mostra o comportamento da tenso nocapacitor, carga no capacitor, tenso no resistor e corrente

do circuito durante o processo de descarga.


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A curva de descarga depender da capacitncia C, datenso E e da resistncia R e ter caracterstica exponencial,

pois no incio da descarga, a tenso E no capacitor mxima, bem como a circulao de cargas. Com o passardo tempo, o capacitor vai se descarregando, diminuindo atenso em seus terminais e, consequentemente, acirculao de cargas tende a zero (capacitor descarregado).

A tenso no resistor e a corrente de descarga tem sentidocontrrio ao da tenso e ao da corrente de carga, porque acarga do capacitor tem polaridade inversa da fonte.


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Simbologia


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Exerccios:1. Conceitue capacitncia. De que depende a capacitncia de

um capacitor?

2. Explique processo de carga e descarga de um capacitor.

3. Entre as placas de um capacitor plano afastadas de umadistancia d, existe uma diferena de potencial V. Reduzindo-se a metade o afastamento entre as placas, o que ocorre

com a capacitncia deste capacitor?

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