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CAPACITORES Prof.: Alexandre Amâncio FÍSICA CAPACITORES Um Capacitor ou Condensador é constituído por duas placas metálicas condutoras (as armaduras),dispostas uma paralela à outra e separadas por um material isolante (o dielétrico). Utiliza-se como dielétrico o papel, a cerâmica, a mica, os materiais plásticos, vidro, parafina ou mesmo o ar. O Capacitor é dispositivo muito usado em circuitos elétricos. Este aparelho é destinado a armazenar cargas elétricas e é constituído por dois condutores separados por um isolante: os condutores são chamados armaduras (ou placas) do capacitor e o isolante é o dielétrico do capacitor. Costuma-se dar nome a esses aparelhos de acordo com a forma de suas armaduras. Assim temos o capacitor plano, capacitor cilíndrico, capacitor esférico, etc. CAPACITORES A quantidade de carga armazenada na placa de um capacitor é diretamente proporcional à diferença de potencial entre as placas. O quociente entre carga (Q) e diferença de potencial (U) é então uma constante para um determinado capacitor e recebe o nome de capacitância (C). C Capacitância medida em Farad (F) Q Carga elétrica medida em Coulombs (C) U Tensão elétrica medida em Volts (V) O Farad (homenagem ao físico inglês Michael Faraday) é uma unidade extremamente grande.Por isso, são mais utilizados seus sub-múltiplos: CAPACITORES C - Capacitância medida em Farad F - Constante de proporcionalidade F/m A - área das armaduras m² d - distância entre as armaduras m EXERCICIOS 1- Um capacitor a ar, consistindo de duas placas paralelas bastante próximas, tem uma capacitância de 1000 pF. A carga em cada placa é de 1 mC. (a) Qual é a ddp entre as placas? (b) Se a carga for mantida constante, qual é a ddp entre as placas se a separação for duplicada? CAPACITORES Quando o capacitor possui um isolante elétrico entre suas placas, sua capacitância aumenta. Este isolante dificulta a passagem das cargas de uma placa a outra, o que descarregaria o capacitor. Dessa forma, para uma mesma diferença de potencial, o capacitor pode armazenar uma quantidade maior de carga. Os capacitores são amplamente utilizados em rádios, gravadores, televisores, circuitos elétricos de veículos, etc.. CAPACITORES EM SÉRIE CAPACITORES EM SÉRIE Q é igual para todos os Capacitores U = U1 + U2 + U3 As regras de Capacitores em série são semelhantes aos Resistores em Paralelo. CAPACITORES EM PARALELO CAPACITORES EM PARALELO Q = Q1 + Q2 + Q3 CE = C1 + C2 + C3 U = U1 = U2 = U3... As regras de Capacitores em paralelo são semelhantes aos Resistores em Série. EXERCICIOS 2- Na figura 5.9 C1=3 F e C2=2 F. (a) Calcule a capacitância equivalente da rede entre os pontos ‘a’ e ‘b’. (b) Calcule a carga em cada um dos capacitores C1 mais próximos de ‘a’ e ‘b’ quando Vab=900 V. EXERCICIOS PROPOSTOS 1- Calcular a carga acumulada nos capacitores abaixo. a) Capacitor de 150pF submetido a uma tensão de 127 V b) Capacitor de 560nF submetido a uma tensão de 80 V c) Capacitor de 470μF submetido a uma tensão de 24 V 2- Calcular as capacitâncias dos capacitores abaixo. a) Capacitor que submetido a uma tensão de 100V armazena 20μC de carga. b) Capacitor que submetido a uma tensão de 60V armazena 15μC de carga. c) Capacitor que submetido a uma tensão de 10V armazena 3μC de carga. 3- Calcular a tensão a que foram submetidos os capacitores abaixo. a) Um capacitor de 4,7 μF armazenou 30 μC b) Um capacitor de 890 nF armazenou 6,8 μC c) Um capacitor de 68 pF armazenou 1,2 nC 4- Capacitores de placas paralelas têm dimensões e dielétricos indicados abaixo. Calcule suas capacitâncias a) S = 2 . 10-3 m2 d = 2 . 10-3 m dielétrico: ar b) S = 9 . 10-4 m2 c) S = 25 . 10-4 m2 d = 1,5 . 10-3 m d = 1 . 10-3m dielétrico: mica Dielétrico Ar Polietileno Papel Baquelite Mica Porcelana Permissividade – ε [F/m] ε = ε0 ε = 2,3 . ε0 ε = 3,5 . ε0 ε = 4,8 . ε0 ε = 6 . ε0 ε = 6,5 ε0 onde a permissividade do vácuo é ε0 = 8,9 . 10-12 F/m dielétrico: papel 5- Capacitores de placas paralelas têm dimensões e capacitâncias indicadas abaixo. Determine seus dielétricos. a) S = 2 . 10-3 m2 d = 2 . 10-3 m Capacitância = 42,7 pF b) S = 1 . 10-3 m2 d = 1,5 . 10-3 m Capacitância = 38,6 pF c) S = 1,5 . 10-3 m2 d = 1 . 10-3 m Capacitância = 30,7 pF