Capacitores: Armazenamento de Energia Elétrica

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VIRTUAL LAB – RESUMO TEÓRICO 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
 
CAPACITORES 
Capacitores são componentes elétricos que armazenam energia através do 
campo elétrico. Seu funcionamento consiste em placas metálicas que acumulam cargas 
opostas quando submetidas a uma diferença de potencial. Essas placas são separadas 
por um material isolante, também conhecido como dielétrico, que impede o fluxo de 
corrente entre elas. 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Modelo de capacitor Figura 2 - Exemplos de capacitores disponíveis no mercado 
O modelo mais conhecido de capacitor é o de placas paralelas, visto na Figura 1, 
podendo aparecer em diferentes formatos e ser composto por diferentes materiais, mas 
sempre com o mesmo princípio de funcionamento. A quantidade de carga que um 
capacitor consegue armazenar em função da diferença de potencial que está sendo 
exercida sobre suas placas é chamada de Capacitância (C). 
 
 𝐶 =
𝑄
𝑉
 (1) 
Onde: 
C = Capacitância 
Q = Carga elétrica em uma das placas 
V= Tensão ao qual está submetido o capacitor 
 Um circuito composto por fonte de tensão, resistor e capacitor, é conhecido como 
circuito RC, como na figura abaixo: 
 
 
 
 
 
 
Figura 3- Exemplo de circuito RC 
Neste circuito, o capacitor é carregado pela fonte “Vb” quando a chave está na 
posição a. À medida que as cargas vão se acumulando no capacitor (C), a tensão sobre 
ele (Vc) irá aumentar até atingir a tensão de equilíbrio. Neste momento Vc será igual a 
Vb. Ao mover a chave para a posição b, o capacitor C se descarrega até que a tensão 
sobre o capacitor seja novamente igual a zero. Os tempos de carga e descarga do 
capacitor não são instantâneos, mas dependem dos valores da resistência e da 
capacitância existentes. Matematicamente, a tensão varia com o tempo de acordo com 
as seguintes equações: 
𝑉𝑐 = 𝑉𝑏(1 − 𝑒(
−𝑡
𝑅𝐶
)) (2) – Durante a carga do capacitor 
𝑉𝑐 = 𝑉𝑏. 𝑒(
−𝑡
𝑅𝐶
)
 (3) – Durante a descarga do capacitor 
Onde: 
Vc = Tensão no capacitor 
Vb = Tensão de alimentação do circuito 
e = Número de Neper 
t = Tempo decorrido do início da carga ou descarga 
R = Resistência do circuito 
C = Capacitância do capacitor 
O valor da capacitância de um capacitor depende de suas características físicas 
(suas dimensões, distância entre as placas, dielétrico utilizado) e da permissividade do 
meio. Admitindo também que o valor da resistência não varia (resistor ôhmico), temos 
que o produto R.C que aparece nas equações (2) e (3) é um valor constante, muitas 
vezes simbolizado pela letra grega “tau” Ƭ. A esse produto é dado o nome de constante 
de tempo de um circuito capacitivo. 
Se substituímos t = R.C nas equações (2) e (3), descobrimos que essa constante 
de tempo é o tempo necessário para o capacitor atingir aproximadamente 63% da sua 
carga total quando carregado a partir do 0, ou para atingir aproximadamente 37% da sua 
carga, quando descarregado a partir de sua carga máxima, como podemos observar no 
gráfico a seguir: 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Exemplo gráfico de carga e descarga de um capacitor, evidenciando a constante de tempo 
Note que o produto R.C pode adquirir qualquer valor, a depender do resistor e 
capacitor utilizado. Uma menor constante de tempo significa que o capacitor descarrega 
ou carrega mais rapidamente.