Capacitores

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CAPACITORES
O que são e para que servem?
→Dispositivo para armazenar carga elétrica
→ armazena energia no campo elétrico
APLICAÇÃO:
1) Gerar alta corrente em Δt pequeno: “flash” para fotografia.
2) Estabilização de corrente, dispositivos de memória, eletrônica em geral. 
ESQUEMA BÁSICO DE UM CAPACITOR
É formado por um par de objetos condutores isolados entre si (PLACAS) e são separados por uma pequena distância.
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Quando o capacitor está carregado as placas contêm cargas de mesmo valor absoluto e sinais opostos, +q e –q.
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- CAPACITOR DE PLACAS PARALELAS -
Um capacitor de placas paralelas consiste de duas placas condutoras de área igual a A, separadas por uma distância d.
Supomos o campo elétrico uniforme entre as placas.
(placas paralelas)
(entre as placas condutoras)
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O CAPACITOR CILÍNDRICO 
Consiste de um cilindro condutor de raio a e carga q coaxial com um cilindro de raio b e carga –q. Ambos têm um comprimento l.
O campo elétrico é perpendicular ao eixo do cilindro e é confinado à região entre os cilindros.
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CAPACITORES EM PARALELO E EM SÉRIE
Os capacitores de um circuito às vezes podem ser substituídos por um único capacitor com a mesma CAPACITÂNCIA que o conjunto de capacitores.
CAPACITORES EM PARALELO
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(n capacitores em paralelo)
Quando uma diferença de potencial V é aplicada a vários capacitores ligados em paralelo, a diferença de potencial V, é a mesma entre as placas de todos os capacitores e a carga total q armazenada nos capacitores é a soma das cargas armazenadas individualmente nos capacitores.
- Capacitores ligados em paralelo podem ser substituídos por um capacitor equivalente com a mesma carga total q e a mesma diferença de potencial V que os capacitores originais.
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CAPACITORES EM SÉRIE
- Quando uma diferença de potencial V é aplicada a vários capacitores ligados em SÉRIE, a carga q armazenada é a mesma em todos os capacitores, e a soma das diferenças de potencial entre as placas dos capacitores é igual à diferença de potencial aplicada V .
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EXPLICAÇÃO: Começamos com o capacitor 3. Quando a bateria é ligada aos capacitores em série ela faz com que uma carga -q se acumule na placa inferior do capacitor 3. Essa carga repele as cargas negativas da placa superior do capacitor 3, deixando-a com uma carga +q. A carga que foi repelida é transferida para a placa inferior do capacitor 2, fazendo com que acumule uma carga -q. Essa carga repele as cargas negativas da placa superior do capacitor 2, deixando-a com uma carga +q. A carga que foi repelida é transferida para a placa inferior do capacitor 1, fazendo com que acumule uma carga -q. Finalmente, essa carga repele as cargas negativas da placa superior do capacitor 1, deixando-a com uma carga +q. 
- Capacitores ligados em série podem ser substituídos por um capacitor equivalente com a mesma carga q e a mesma diferença de potencial total V que os capacitores originais.
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A diferença de potencial total, V,produzida pela bateria é
(n capacitores em SÉRIE)
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ENERGIA ARMAZENADA EM UM CAPACITOR
A energia armazenada em um capacitor é igual ao trabalho feito para carregá-lo.
Suponha que em um dado instante, uma carga q’, tenha sido transferida de uma placa para outra de um capacitor:
V’ = q’/C 
Se uma carga adicional dq’ é transferida, o trabalho adicional necessário para essa transferência é dado por,
O trabalho necessário para carregar o capacitor com uma carga 
q final é dado por:
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Como esse trabalho é armazenado na forma de energia potencial U do capacitor, temos:
(ENERGIA POTENCIAL)
(ENERGIA POTENCIAL)
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- DENSIDADE DE ENERGIA -
Em um capacitor de placas paralelas, o campo elétrico tem o mesmo valor em todos os pontos situados entre as placas (com exceção das bordas).
u é a densidade de energia ou energia por unidade de volume no espaço entre as placas.
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- CAPACITOR COM UM DIELÉTRICO -
A capacitância de qualquer capacitor pode ser escrita na forma:
L tem dimensão de comprimento.
Quando um dielétrico preenche totalmente o espaço entre as placas do capacitor:
EXPERIMENTOS DE FARADAY 
 Se a diferença de potencial entre as placas de um capacitor é mantida constante por uma bateria:
 é a constante dielétrica.
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CONCLUSÃO: a carga das placas aumenta.
- Se a carga das placas é mantida constante.
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CONCLUSÃO: a diferença de potencial é reduzida.
Em uma região totalmente preenchida por um material dielétrico de constante dielétrica , a permissividade do vácuo deve ser substituída por em todas as equações:
A todo material dielétrico pode ser atribuída uma rigidez dielétrica que é o valor máximo do campo elétrico que o material pode tolerar sem que ocorra o processo de ruptura.
(campo elétrico produzido por uma carga pontual no interior de um dielétrico)