IVAN SANTOS. CAPACITORES OU CONDENSADORES CAPACITORES OU CONDENSADORES Capacitores ou condensadores são elementos elétricos capazes de armazenar carga

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<ul><li> Slide 1 </li> <li> IVAN SANTOS </li> <li> Slide 2 </li> <li> CAPACITORES OU CONDENSADORES CAPACITORES OU CONDENSADORES Capacitores ou condensadores so elementos eltricos capazes de armazenar carga eltrica e, conseqentemente, energia potencial eltrica. Capacitores ou condensadores so elementos eltricos capazes de armazenar carga eltrica e, conseqentemente, energia potencial eltrica. Podem ser esfricos, cilndricos ou planos, constituindo-se de dois condutores denominados armaduras que, ao serem eletrizados, armazenam cargas eltricas de mesmo valor absoluto, porm de sinais contrrios. Podem ser esfricos, cilndricos ou planos, constituindo-se de dois condutores denominados armaduras que, ao serem eletrizados, armazenam cargas eltricas de mesmo valor absoluto, porm de sinais contrrios. </li> <li> Slide 3 </li> <li> CAPACITOR PLANO constitudo por duas placas iguais, planas e paralelas que, ao serem conectadas a um gerador, adquirem cargas eltricas, como mostra a figura. CAPACITOR PLANO constitudo por duas placas iguais, planas e paralelas que, ao serem conectadas a um gerador, adquirem cargas eltricas, como mostra a figura. D A </li> <li> Slide 4 </li> <li> O smbolo do capacitor constitudo por duas barras iguais e planas que representam as armaduras do capacitor plano. O smbolo do capacitor constitudo por duas barras iguais e planas que representam as armaduras do capacitor plano. Qualquer que seja o tipo de capacitor, sua representao ser a mesma do capacitor plano. Qualquer que seja o tipo de capacitor, sua representao ser a mesma do capacitor plano. Quando as placas das armaduras esto eletricamente neutras, dizemos que o capacitor est descarregado. Quando as placas das armaduras esto eletricamente neutras, dizemos que o capacitor est descarregado. Ao conectarmos o capacitor a um gerador, ocorre um fluxo ordenado de eltrons nos fios de conexo, pois inicialmente h uma diferena de potencial entre a armadura e o terminal do gerador ao qual est ligada. Ao conectarmos o capacitor a um gerador, ocorre um fluxo ordenado de eltrons nos fios de conexo, pois inicialmente h uma diferena de potencial entre a armadura e o terminal do gerador ao qual est ligada. Na figura do slide anterior, A armadura A tem, inicialmente, potencial eltrico nulo e est conectada ao terminal positivo da pilha; logo, os eltrons migram da armadura para a pilha, j a armadura B, que tambm tem potencial eltrico nulo, est conectada ao terminal negativo da pilha, e assim eltrons migram do terminal da pilha para a armadura B. Na figura do slide anterior, A armadura A tem, inicialmente, potencial eltrico nulo e est conectada ao terminal positivo da pilha; logo, os eltrons migram da armadura para a pilha, j a armadura B, que tambm tem potencial eltrico nulo, est conectada ao terminal negativo da pilha, e assim eltrons migram do terminal da pilha para a armadura B. Acontece que, enquanto a armadura A est perdendo eltrons, ela est se eletrizando positivamente e seu potencial eltrico est aumentando; o mesmo ocorre na armadura B, s que ao contrrio, ou seja, B est ganhando eltrons, eletrizando-se negativamente, e seu potencial eltrico est diminuindo. Acontece que, enquanto a armadura A est perdendo eltrons, ela est se eletrizando positivamente e seu potencial eltrico est aumentando; o mesmo ocorre na armadura B, s que ao contrrio, ou seja, B est ganhando eltrons, eletrizando-se negativamente, e seu potencial eltrico est diminuindo. Esse processo cessa ao equilibrarem-se os potenciais eltricos das armaduras com os potenciais eltricos dos terminais do gerador, ou seja, quando a diferena de potencial eltrico (ddp) entre as armaduras do capacitor for igual ddp nos terminais do gerador, e nesse caso dizemos que o capacitor est carregado com carga eltrica mxima. Esse processo cessa ao equilibrarem-se os potenciais eltricos das armaduras com os potenciais eltricos dos terminais do gerador, ou seja, quando a diferena de potencial eltrico (ddp) entre as armaduras do capacitor for igual ddp nos terminais do gerador, e nesse caso dizemos que o capacitor est carregado com carga eltrica mxima. Num circuito, s h corrente eltrica no ramo que contm o capacitor enquanto este estiver em carga ou em descarga. Num circuito, s h corrente eltrica no ramo que contm o capacitor enquanto este estiver em carga ou em descarga. </li> <li> Slide 5 </li> <li> CAPACIDADE OU CAPACITNCIA DE UM CAPACITOR A carga eltrica armazenada em um capacitor diretamente proporcional diferena de potencial eltrico ao qual foi submetido. A carga eltrica armazenada em um capacitor diretamente proporcional diferena de potencial eltrico ao qual foi submetido. Assim sendo, definimos capacidade eletrosttica C de um capacitor como a razo entre o valor absoluto da carga eltrica Q e a ddp U(ou V) nos seus terminais. Assim sendo, definimos capacidade eletrosttica C de um capacitor como a razo entre o valor absoluto da carga eltrica Q e a ddp U(ou V) nos seus terminais. Q = C.U ou Q=C.V Q = C.U ou Q=C.V Essa carga eltrica corresponde carga de sua armadura positiva. Essa carga eltrica corresponde carga de sua armadura positiva. A capacidade eletrosttica de um capacitor depende da forma e dimenses de suas armaduras e do dieltrico (material isolante) entre as mesmas. 1 F = 1 Coulomb/Volt. A unidade de capacidade eletrosttica, no SI, o farad (F). 1 F = 1 Coulomb/Volt.Coulomb + - </li> <li> Slide 6 </li> <li> ENERGIA ARMAZENADA ENERGIA ARMAZENADA O grfico abaixo representa a carga eltrica Q de um capacitor em funo da ddp U nos seus terminais. O grfico abaixo representa a carga eltrica Q de um capacitor em funo da ddp U nos seus terminais. Q e U so grandezas diretamente proporcionais, o grfico uma funo linear, pois a capacidade eletrosttica C constante. Q e U so grandezas diretamente proporcionais, o grfico uma funo linear, pois a capacidade eletrosttica C constante. Considerando que o capacitor tenha adquirido a carga Q quando submetido ddp U do grfico, a energia eltrica W eltrica armazenada no capacitor corresponde rea do tringulo hachurado. e como Q = C.U, ento Q U E = Area E=Q.U/2 </li> <li> Slide 7 </li> <li> CAPACIDADE ELETROSTTICA DO CAPACITOR PLANO CAPACIDADE ELETROSTTICA DO CAPACITOR PLANO O capacitor plano constitudo de duas placas planas, condutoras, paralelas entre as quais colocado um material isolante denominado dieltrico. O capacitor plano constitudo de duas placas planas, condutoras, paralelas entre as quais colocado um material isolante denominado dieltrico. Esse material isolante pode ser: vcuo, ar, papel, cortia, leo etc. Esse material isolante pode ser: vcuo, ar, papel, cortia, leo etc. Lembrando que no caso de o meio entre as placas ser o vcuo, o valor da constante dieltrica : 0 8,85.10 -12 F/m D A </li> <li> Slide 8 </li> <li> ASSOCIAO DE CAPACITORES ASSOCIAO EM SRIE Dois ou mais capacitores estaro associados em srie quando entre eles no houver n, ficando, dessa forma, a armadura negativa de um ligada diretamente armadura positiva do outro. Ao estabelecermos uma diferena de potencial eltrico nos terminais da associao, haver movimentao de eltrons nos fios que unem os capacitores at que estes estejam completamente carregados. Ao ser conectada ao terminal positivo da pilha, a armadura do capacitor C 1 fica eletrizada positivamente e induz uma separao de cargas no fio que o liga ao capacitor C 2, atraindo eltrons para sua outra armadura que fica eletrizada negativamente e, conseqentemente, eletrizando a armadura positiva do capacitor C 2, que por sua vez induz uma separao de cargas no fio que une este ao capacitor C 3, e assim por diante. Esse fato nos permite concluir que: todos os capacitores ficam carregados com a mesma carga eltrica Q; a carga eltrica armazenada na associao igual a Q, pois foi essa quantidade que a pilha movimentou da armadura positiva do capacitor C 1 para a armadura negativa do capacitor C 3. </li> <li> Slide 9 </li> <li> CAPACITOR EQUIVALENTE DE UMA ASSOCIAO EM SRIE Denominamos Capacitor Equivalente aquele capacitor que, submetido mesma ddp U que a associao, adquire a mesma carga eltrica Q da associao. + - + - + - C1C1 C2C2 C3C3 </li> <li> Slide 10 </li> <li> ASSOCIAO EM PARALELO Dois ou mais capacitores esto associados em paralelo quando seus terminais esto ligados aos mesmos ns e, conseqentemente, sujeitos mesma diferena de potencial U. Na figura, os capacitores esto com seus terminais ligados aos mesmos ns A e B. Conectando os ns A e B aos terminais da pilha, os capacitores ficam sujeitos mesma ddp U e, se suas capacidades eletrostticas forem diferentes, adquirem cargas eltricas Q 1 e Q 2 diferentes entre si. As armaduras ligadas ao n A cedem eltrons para a pilha e as ligadas ao n B recebem eltrons da pilha, de modo que a carga eltrica total movimentada pela pilha, das armaduras positivas para as negativas, igual soma das cargas Q 1 e Q 2, at atingido o equilbrio eletrosttico. Portanto, conclumos que: Portanto, conclumos que: a carga eltrica Q armazenada na associao igual soma das cargas eltricas armazenadas em cada capacitor: Q=Q 1 +Q 2 essa carga eltrica igual quantidade de carga eltrica movimentada pela pilha das armaduras positiva para as negativas dos capacitores da associao; por ser uma associao em paralelo, a ddp U nos terminais A e B da associao a mesma para todos os capacitores. </li> <li> Slide 11 </li> <li> CAPACITOR EQUIVALENTE DE UMA ASSOCIAO EM PARALELO Como Q = Q 1 + Q 2, ento C P U = C 1 U + C 2 U a capacidade eletrosttica do capacitor equivalente dada por: C P = C 1 + C 2 A carga eltrica em cada capacitor : Q 1 = C 1.U e Q 2 = C 2.U No capacitor equivalente temos: Q = C P.U Importante! Note Bem! Qualquer que seja o tipo de associao, srie, paralelo ou mista, a energia eltrica armazenada na associao igual soma das energias eltricas de cada capacitor individualmente e que igual energia eltrica no gerador equivalente. W ASSOCIAO =W 1 +W 2 +W 3 +...+W n + - + - + - C1C1 C2C2 C3C3 </li> </ul>