Aula 6 - Capacitância

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Capacitância
Capacitores
O capacitor mais convencional é o de placas paralelas . Em geral, dá-se o nome de placas do capacitor (ou armaduras) aos condutores que o compõem, independentemente das suas formas. A capacitância pode ser medida pela seguinte fórmula: 
Capacitores
Carregando o Capacitor
Podemos carregar um capacitor ligando as suas placas a uma bateria que estabelece uma diferença de potencial fixa, V , ao capacitor. Assim, em função de V cargas +Q e –Q irão se acumular nas placas do capacitor estabelecendo entre elas uma diferença de potencial –V que se opõe à diferença de potencial da bateria e faz cessar o movimento de cargas no circuito. 
Exercício I
Um componente elétrico utilizado tanto na produção como na detecção de ondas de rádio, o capacitor, pode também ser útil na determinação de uma grandeza muito importante do eletromagnetismo: a permissividade elétrica de um meio. Para isso, um estudante, dispondo de um capacitor de placas paralelas, construído com muita precisão, preenche a região entre as placas com uma folha de mica de 1,0 mm de espessura e registra, com um medidor de capacitância, um valor de 0,6 nF. Sabendo-se que as placas são circulares, com diâmetro igual a 20 cm, quanto é a permissividade elétrica da mica?
Exercício II
Um capacitor é constituído por duas placas quadradas com 2 mm de lado. Sabendo que a distância entre as placas é de 2 cm e que a permissividade do meio corresponde a 80 μF/m, determine a capacitância do capacitor.
a) 1,6. 10^– 8 F
b) 1,0. 10^– 9 F
c) 1,6. 10^– 6 F
d) 4,6. 10^– 9 F
e) 6,6. 10^– 5 F
Associação de Capacitores
Capacitores em SÉRIE:
Na associação em série a armadura negativa do capacitor está ligada a armadura positiva do capacitor seguinte. Quando os capacitores são ligados em série a carga da associação é igual para todos os capacitores.
Associação de Capacitores
Exercício III
Três capacitores são ligados em série, a capacitância do primeiro é expressa por C1=5µF ,assim segue C2=3µF e C3= 7µF esta associação esta combinada por uma ddp de 12V. Pede-se:
a) A capacitância equivalente (Ceq).
b) A carga (Q) de cada capacitor.
c) A diferença de potencial elétrico (ddp) de cada capacitor.
Associação de Capacitores
Capacitores em PARALELO:
Na associação de capacitores em paralelo as armadura negativas do capacitor são ligadas entre si assim como as armaduras positivas do capacitor. Quando os capacitores são ligados em paralelo a ddp da associação é a mesma para todos os capacitores.
Associação de Capacitores
Exercício IV
Três capacitores são ligados em paralelo, a capacitância do primeiro é expressa por C1=6µF ,assim segue C2=2µF e C3= 4µF esta associação esta combinada por um ddp de 24V. Pede-se
a) A capacitância equivalente (Ceq).
b) A carga (Q) de cada capacitor.
Associação de Capacitores
Associação MISTA:
Primeiro deve-se resolver o circuito em paralelo e depois “juntamos” com o capacitor em série.
Exercício V
Se C1=2µF,C2=3µF e C3=5µF. Calcular a capacitância equivalente da associação.
Energia em um Capacitor
 No processo de carregamento de um capacitor, estamos introduzindo campos elétricos no seu interior e para isto temos que realizar um trabalho. Isto significa que haverá energia armazenada no interior do capacitor em forma de campos elétricos para manter a diferença de potencial entre as placas. Em outras palavras, podemos dizer que a energia armazenada, no capacitor, é igual o trabalho realizado para carregar as duas placas, uma com carga positiva e a outra com carga negativa. Isto é o que uma bateria faz quando conectada a um capacitor.
 O capacitor não fica carregado instantaneamente, é necessário um certo tempo para que isto ocorra. 
 
Energia em um Capacitor
Exercício VI
Um capacitor de 150 µF é usado em uma câmara fotográfica para armazenar energia. Suponha que o capacitor foi carregado a 200V. Qual é o valor da energia armazenada neste capacitor ?
Exercício VII
A respeito da capacitância e da energia potencial elétrica armazenada em um capacitor, julgue os itens a seguir:
I – A capacitância é diretamente proporcional à permissividade elétrica do meio onde está o capacitor.
II – Quanto maior a distância entre as placas de um capacitor, maior será sua capacitância.
III – A energia potencial elétrica armazenada em um capacitor não depende da capacitância, mas apenas da diferença de potencial estabelecida entre as placas de um capacitor.
IV – Os desfibriladores são exemplos de aplicação do estudo de capacitores.
V – A área das placas paralelas que compõem o capacitor é diretamente proporcional à capacitância.
Exercício VIII
A desfibrilação é a aplicação de uma corrente elétrica em um paciente por meio de um equipamento (desfibrilador) cuja função é reverter um quadro de arritmia ou de parada cardíaca. Uma maneira de converter uma arritmia cardíaca em um ritmo normal é a cardioversão, que se dá mediante a aplicação de descargas elétricas na região próxima ao coração do paciente,.
Os desfibriladores usuais armazenam até 360 J de energia potencial elétrica, alimentados por uma diferença de potencial de 4000 V. Considerando uma situação na qual haja necessidade de usar um desfibrilador em uma criança de 40 kg e sabendo que para uma criança a energia necessária é de 4 J por kg de massa, pede-se o valor da capacitância do capacitor do desfibrilador.