Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1. Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores

Transcrição

1 Aula 04

2 Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores

3 1 Capacitância 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.

4 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.

5 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

6 1 Capacitância Aplicações de um capacitor:

7 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

8 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.

9 1 Capacitância *Durante o processo de carga e descarga de um capacitor, circula pelo circuito uma corrente elétrica quase instantânea. Após carga ou descarga não circulará uma corrente até que se carregue ou descarregue novamente o capacitor.

10 2 Energia armazenada em um Capacitor 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.

11 2 Energia armazenada em um Capacitor Para calcularmos o trabalho realizado, temos: t = q. U Para calcularmos a energia potencial (E pot. ), calculamos por:

12 2 Energia armazenada em um Capacitor Ou seja, calculamos a Energia Potencial Elétrica de um capacitor pela área do triângulo formado pelo gráfico:

13 2 Energia armazenada em um Capacitor Há também outras formas de se calcular a energia potencial. Sabemos que Q = C. U. Substituindo na expressão inicial temos:

14 2 Energia armazenada em um Capacitor Há também outras formas de se calcular a energia potencial. Sabemos que U = Q / C. Substituindo na expressão inicial temos: Que é igual à: Epot. = [Q. (Q / C)] / 2

15 3 Capacitor Plano O capacitor plano é constituído de duas placas paralelas de mesma área, separadas entre uma certa distância e entre elas deve haver um meio isolante.

16 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 F/m)

17 3 Capacitor Plano O campo elétrico gerado é uniforme:

18 4 Associação de Capacitores 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

19 4 Associação de Capacitores Associação em série: Todos os capacitores devem estar ligados em um ramo somente, sem que haja ramificações entre eles.

20 4 Associação de Capacitores Associação em série: Carregamos apenas a primeira e a última placa as outras se carregaram por indução.

21 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:

22 4 Associação de Capacitores Associação em série: Para apenas dois capacitores temos: Para capacitores iguais:

23 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.

24 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.

25 4 Associação de Capacitores Associação em paralelo: Assim: Para capacitores iguais:

26 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.