Capacitores

Capacitor é um componente eletrônico constituído de duas peças condutoras, denominadas armaduras. Entre elas pode existir um material dielétrico, ou seja, um material isolante, que pode ser, por exemplo, papel, óleo ou o próprio ar. A utilização do dielétrico tem varias vantagens, uma das principais, é que podemos colocar as placas do condutor muito próximas sem o risco de que elas entrem em contato.

A função básica dos capacitores é armazenar cargas elétricas, e conseqüentemente, energia potencial eletrostática (ou elétrica).

Uab= 1.Q

CCapacitância

A ddp da bateria é igual a ddp da placa quando não tem resistor.

Quanto mais ddp, mais carga, mais capacitância. São proporcionais.

Placas condutoras isoladas uma da outra são denominadas: Capacitor ou Condensador.

C= QUab

Capacitância (constante)

Quando Q e U aumentam, C não aumenta. Inversamente proporcionais.

Unidades de medida

C= [Coulomb][Volt]

[farad]= = [F]

mF= 10MF=10nF=10

Capacitor de placas planas e paralelas

C= E.Ad

Constante Dielétrica

Quanto maior a distância menor a capacitância.

Energia armazenada no capacitor

Área da figura

U (v)

Q (c)

Ep= U.Q (J)2

Ep= U².C2

Ep= Q²2C

Associação de capacitores

Associação em série

A placa C2 é carregada por indução, e não pela fonte.

Esta associação tem menos capacitância, pois a distância aumenta, pois as extremidades estão muito longe uma da outra.

1 = 1+ 1+ 1C C1 C2 C3

Capacitância equivalente

Associação em paralelo

Esta associação tem mais capacitância, pois as placas se acoplam, fazendo com que a área da placa, fique maior.

C = C1+C2+C3

Capacitância equivalente

Carga do CapacitorAssim que a chave for fechada, o positivo da bateria retira elétrons

da placa A e o negativo da bateria manda elétrons para a placa B. Assim que a tensão entre as placas do capacitor se torna igual à tensão da bateria não haverá corrente no circuito devido a que tensão do capacitor se opõe à tensão da bateria.

Só terá corrente no circuito durante a carga do capacitor.

O capacitor irá carregar instantaneamente. A corrente de carga será máxima no instante em que se liga a chave e será mínima (nula) quando a tensão no capacitor for igual à tensão da fonte.

A carga elétrica armazenada será: Q = C.UQ = 100µF .12V = 1200µC ou Q = 1,2 mC

A energia elétrica armazenada será: w = CV2 / 2w = 100µ.122/ 2 => w = 100.10-6.144 / 2w = 0,0072 joule

As figuras mostram o movimento dos elétrons no circuito.

A função do resistor R é controlar o tempo de carga do capacitor. O tempo de carga depende diretamente do produto RC.

Após uma constante de tempo RC, o capacitor carrega com 63,2% da tensão da fonte.( 63,2% de V ).R.C = 100.103. 100.10--6 =10000.10--3 = 10 segundos

Após 5.R.C, o capacitor está praticamente carregado com a tensão da fonte (99,3% de V ).t = 5.R.C = 5. 100.103. 100.10--6 = 50000.10--3 segundost = 50 segundos

Descarga do Capacitor

Ao se fazer um curto-circuito nos terminais de um capacitor carregado, o mesmo irá descarregar instantaneamente. Para controlar o tempo de descarga liga-se um resistor em paralelo com o mesmo.

A função do resistor R é controlar o tempo de descarga do capacitor e este depende diretamente do produto RC.

Não passa corrente entre as placas do capacitor devido a que há um isolante entre as mesmas.

Após uma constante de tempo RC, o capacitor perde 63,2% da sua carga.(ainda tem 36,8% da carga inicial)R.C = 100.103. 100.10--6 =10000.10--3 = 10 segundos

Após 5.R.C, o capacitor estará praticamente descarregado. (terá somente 0,7% da carga inicial).t = 5.R.C = 5. 100.103. 100.10--6 = 50000.10--3 segundost = 50 segundos

As figuras mostram a carga e a descarga do capacitor e foi adotado o sentido convencionalpara a corrente.

Com a chave na posição 1, o capacitor carrega através do resistor R1 ecom a chave na posição 2 descarrega através

do resistor R2.

Se R1 = R2, o tempo de carga é igual ao tempo de descarga.

Curvas de CARGA e de DESCARGA do capacitor

Circuito representando carga do capacitor

AVA

Circuitos com valores altos, como capacitância e resistência tem um processo de carga mais lenta, do que circuitos com valores baixos, como capacitância e resistência. Pois quanto menos resistência mais corrente, ou seja, mais rápido.

Circuito representando descarga do capacitor

AVA