Aula 04

CapacitoresMódulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1

Capacitância

Energia armazenada em um capacitor

Capacitor Plano

Associação de Capacitores

Muitas são as pesquisas relacionadas ao armazenamento de energia, para que ela seja usada da maneira certa, no momento certo e quanto tempo for preciso.

1 Capacitância

Outra maneira de armazenar energia são em componentes eletrônicos chamados de capacitores (ou condensadores), mas desta vez sus carga armazenada não é capaz de dar partida em um carro.

1 Capacitância

Capacitor é um componente que serve para armazenar cargas elétricas e quando solicitado (dependendo do circuito onde está) descarrega as cargas produzindo o fluxo delas.

Como o capacitor não transforma energia ele pode ser carregado e descarregado rapidamente (muitas vezes por segundo)

Representação:

1 Capacitância

Aplicações de um capacitor:

1 Capacitância

Onde C é a capacidade eletrostática, ou como é mais usualmente chamada de capacitância.

Capacitância: É uma grandeza escalar, que é a medida de quanta carga elétrica deve ser colocada num capacitor para que haja uma determinada diferença de potencial (ddp) no mesmo.

Q – carga elétrica (C) U – Tensão (V)

C – Capacitância (F) farad

1 Capacitância

A capacitância de um capacitor é constante. Por isso um aumento de ddp gera um aumento de cargas nas placas do capacitor, tornando assim a tensão e as cargas grandezas diretamente proporcionais.

Em razão da indução eletrostática as placas se carregam positivamente de um lado e negativamente do outro.

1 Capacitância

*Durante o processo de carga e descarga de umcapacitor, circula pelo circuito uma correnteelétrica quase instantânea. Após carga oudescarga não circulará uma corrente até que secarregue ou descarregue novamente o capacitor.

1 Capacitância

Para se carregar um capacitor é necessário a realização de trabalho, esse trabalho se transforma em energia potencial elétrica (E

pot.),

que será armazenada no capacitor.

Sabemos que:

Q = C . U

Então essa expressão é uma equação de primeiro grau, formando uma reta.

2 Energia armazenada em um Capacitor

Para calcularmos o trabalho realizado, temos:

t = q . U

Para calcularmos a energia potencial (Epot.

), calculamos por:

2 Energia armazenada em um Capacitor

Ou seja, calculamos a Energia Potencial Elétricade um capacitor pela área do triângulo formadopelo gráfico:

2 Energia armazenada em um Capacitor

Há também outras formas de se calcular aenergia potencial.

Sabemos que Q = C . U. Substituindo naexpressão inicial temos:

2 Energia armazenada em um Capacitor

Há também outras formas de se calcular aenergia potencial.

Sabemos que U = Q / C. Substituindo naexpressão inicial temos:

Epot. = [Q . (Q / C)] / 2

Que é igual à:

2 Energia armazenada em um Capacitor

O capacitor plano é constituído de duas placasparalelas de mesma área, separadas entre umacerta distância e entre elas deve haver um meioisolante.

3 Capacitor Plano

Neste caso a capacitância é calculada por:

Onde:

A – área da placa (m²)

d – distância entre as placas (m)

ε – constante de permissividade*

*no ar/vácuo (8,85 x 10-12 F/m)

3 Capacitor Plano

O campo elétrico gerado é uniforme:

3 Capacitor Plano

Dada uma associação (interligação) de capacitores o objetivo é encontrar o capacitor equivalente, ou seja, aquele que represente todos os capacitores juntos.

Temos dois tipos de associação:

Em série

Em paralelo

4 Associação de Capacitores

Associação em série:

Todos os capacitores devem estar ligados em um ramo somente, sem que haja ramificações entre eles.

4 Associação de Capacitores

Associação em série:

Carregamos apenas a primeira e a última placa as outras se carregaram por indução.

4 Associação de Capacitores

Associação em série:

Neste caso os capacitores tem a mesma carga (Q) em seus terminais, mas cada capacitor tem sua tensão (U).

Sabemos que U = Q / C então:

4 Associação de Capacitores

Associação em série:

Para apenas dois capacitores temos:

Para capacitores iguais:

4 Associação de Capacitores

Associação em paralelo:

Todas as placas carregadas positivamente serão ligadas em um fio comum e todas as placas carregadas negativamente estarão ligadas em um fio comum.

4 Associação de Capacitores

Associação em paralelo:

Neste caso os capacitores estão submetidos a uma mesma tensão (U) e cada um, diferentes cargas (Q) em seus terminais.

4 Associação de Capacitores

Associação em paralelo:

Assim:

Para capacitores iguais:

4 Associação de Capacitores

Há ainda um outro tipo de associação a qual chamamos de associação mista, a qual temos capacitores ligados em série e em paralelo. Então fazemos o cálculo dos dois tipos de associação até que se encontre a capacitância equivalente.

4 Associação de Capacitores