Capacitores são dispositivos elétricos capazes de armazenarem cargas elétricas. Também são conhecidos por condensadores. Os capacitores são constituídos de placas paralela e planas (armaduras) positiva e negativa e um dielétrico (isolante) presente entre elas.
Diferentes tipos de capacitores
Capacitância de um capacitor
A capacitância de um capacitor pode ser calculada pela razão da carga do capacitor acumulada pela sua diferença de potencial elétrico (ddp) entre suas armaduras.
Matematicamente é expressa por:
C=Q/V
Onde;
- Q -> carga do capacitor armazenada, no SI dada por Coulomb(C)
- V -> Diferença de potencial elétrico, no SI dado por Volts(V)
A Razão Coulomb/Volt é denominada de Faraday.
Então;
1 Coulomb/volt= 1 Faraday
Os capacitores podem ser associados visando uma capacitância específica. As associações podem ser de três formas específicas; Série, paralela, mista
Associação de 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.
Q=constante
Portanto a diferença de potencial elétrico é expressa em cada capacitor por;
Se, C=Q/V
Isolando “V”,temos que;
U1=Q/C1 U2=Q/C2 U3=Q/C3 ...
Como U=U1+U2+U3, percebemos que Q/Ceq = (Q/C1) + (Q/C2) + (Q/C3)
Portanto a capacitância equivalente (Ceq) é dada por
1/Ceq=1/C1+1/C2+1/C3 +.... 1/Cn
Abaixo demonstraremos um exercício prático dessa associação em série.
1) 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.
Solução
- a) 1/Ceq= 1/5µF +1/3µF+1/7µf Ceq=1, 478µF
- b) Q=const; Q1=Q2=Q3 C=Q/V 1,478uF=Q/12 -> Q=17,7µC
- c) Capacitor 1 -> U=Q/C1 = U =17,7µC/5µF=3,6V Capacitor 2 -> U=Q/C2= U=17,7µC/3µF=5,9V Capacitor 3 -> U=Q/C3=U=17,7µC/7µF=2,5V
Associação de 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.
V=constante
Portanto a carga em cada capacitor é expressa por;
Se, C=Q/V
Isolando “Q”,temos que;
Q1=C1.V,Q2=C2.V,Q3=C3.V
Como Q=Q1+Q2+Q3, percebemos que Ceq.V=C1.V+C2.V+C3.V
Portanto a capacitância equivalente (Ceq) é dada por;
Ceq=C1+C2+C3 ...Cn
Abaixo demonstraremos um exercício prático dessa associação em paralelo
1) 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) elétrica de cada capacitor.
Resolução
- a) Ceq= C1+C2+C3= 6F+2µF+4µF=12µF
- b) V=const; V=24V; Q1=C1.V=6µFx24V=144µC Q2=C2.V=2µF x 24=48µC Q3=C3.V=4µF x 24=96µC
Associação de Capacitor Mista
Neste tipo de associação encontramos capacitores associadas em série e em paralelo.
1) Se C1=2µF,C2=3µF e C3=5µF. Calcular a capacitância equivalente da associação.
Resolução
Inicialmente resolvemos o circuito em paralelo depois “juntamos” com o capacitor em série.
Tomemos C1 e C2
C12=C1+C2=2µF+3µF=5µF
“Juntando” C12 e C3 (Série)
1/Ceq=1/C12+1/C3
1/Ceq=1/5µF +1/5µF
Ceq=2,5µF
Referências Bibliográficas: Física Básica. Volume único- Nicolau e Toledo