Capacitores e Dieltricos Qualquer sistema constitudo por 2

Capacitores e Dielétricos Qualquer sistema constituído por 2 condutores isolados, de formatos arbitrários, e que possuem cargas iguais de sinais opostos ( +q e -q ) será chamado de Capacitor, veja figura.

Os Capacitores são dispositivos utilizados geralmente para armazenar energia. O capacitor embutido no “Flash” de uma maquina fotográfica, armazena energia lentamente durante o processo de carga. Esta energia é liberada rapidamente durante a curta duração do “Flash”. Outro exemplo, são os capacitores microscópicos que formam os bancos de memória dos computadores. Os campos elétricos presentes nestes pequenos dispositivos são significativos não somente pela energia armazenada mas também pela informação LIGA -DESLIGA que a presença ou ausência deles proporciona. A fig. mostra alguns capacitores típicos.

Um capacitor é caracterizado por: a) O módulo da carga em qualquer um dos condutores; b) A diferença de potencial entre os condutores. Com base nestas observações podemos concluir que a quantidade de carga num capacitor é proporcional a diferença de potencial entre os condutores que formam o capacitor, ou seja: A unidade de capacitância é: onde : C recebe o nome de capacitância do capacitor, e depende basicamente da geometria do capacitor e do meio onde o mesmo se encontra.

Capacitor de placas paralelas: A capacitância num capacitor de placas paralelas, como o mostrado na figura ao lado, contendo duas placas de área A e separadas por uma distância d, é: onde: 0 é a permissividade do vácuo. Se entre as placas for colocado algum material dielétrico (não-condutor) devemos substituir 0 pela permissividade do material dielétrico que foi colocado. 0 = 8, 85 10 -12 C 2/Nm 2

O que acontece com o capacitor quando um material dielétrico é colocado no seu interior ? Michael Faraday foi o primeiro a investigar está situação. Ele mostrou que a capacitância de um capacitor completamente preenchido por um dielétrico aumentava por um fator numérico , que ele chamou de constante dielétrica do material introduzido. A constante dielétrica do vácuo por definição é igual a unidade O efeito provocado por um dielétrico pode ser resumido como: Numa região completamente preenchida por um dielétrico, todas as equações eletrostáticas que contém a constante de permissividade 0 devem ser modificadas, substituindo-se aquela constante por 0. Onde assume valores diferentes para materiais diferentes. Veja tabela, com valores de , para diversos materiais.

Com esta nova abordagem a equação para o cálculo da capacitância de um capacitor de placas paralelas pode ser escrita como:

Exercícios: 1) Qual é a carga de um capacitor de 300 p. F, quando ele é carregado em uma voltagem de 1 k. V ? Resposta: Q = 3 x 10– 7 C = 0, 3 C 2) Determine a capacitância de um capacitor, sabendo que a carga acumulada em cada placa é de 10 C, quando a diferença de potencial entre elas for de 200 V. R. : C = 5 x 10– 8 F = 50 n. F 3)Calcule a capacitância de um capacitor que consiste em duas placas paralelas separadas por uma camada de cera de parafina de 0, 5 cm de espessura, sendo que a área de cada placa é de 80 cm 2. A permissividade da cera é = 17, 7 10 -12 C 2/Nm 2. b) Se este capacitor é ligado a uma fonte de 100 V, calcule a carga

4) Um capacitor de placas paralelas possui placas circulares de raio igual a 8, 2 cm e separação de 1, 3 mm, no vácuo a) Determine a sua capacitância. b) Se aplicarmos uma diferença de potencial de 120 V, qual será o valor da carga que surgirá sobre as placas. c) Se entre as placas for colocado um material cerâmico, qual será a nova capacitância? R. : a) C = 1, 44 x 10– 10 F = 0, 144 n. F; b) Q = 1, 73 x 10– 8 C = 17, 3 n. C; c) C = 1, 87 x 10– 8 F = 18, 7 n. F. 5) Sejam duas placas metálicas planas, cada uma com uma área de 1 m 2, com as quais podemos construir um capacitor de placas paralelas. Se a sua capacitância for de 1 F, qual será a distância entre as placas ? Este capacitor poderia ser construído ? R. : d = 8, 85 x 10– 12 m = 8, 85 pm.