Como a definição de capacitância aparece na relação entre diferença de potencial é carga das placas?

25 de janeiro, 2016 às 17:13 | Postado em Eletromagnetismo, Eletrostática

Boa tarde Professor

gostaria de retirar uma duvida que venho tendo a algum tempo. entre duas armaduras (capacitores) ao serem carregados existirá um campo elétrico entre eles. a capacitância refere-se a capacidade do capacitor em armazenar carga quão maior a capacitância maior será o acumulo de carga possível no capacitor. agora vem a dúvida, entre os capacitores é colocado um tal dielétrico que como aprendi nao conduz corrente (ate um determinado valor), esse dielétrico vai sofrer um rearranjo devido a ação do campo gerado pelas armaduras, e o campo do dielétrico é CONTRARIO ao do capacitor e isto faz com que aumente a capacitância do capacitor, como é que este campo contrario ao gerado pela armadura consegue fazer isto? a capacitância no vácuo também aumenta quando é colocado este dielétrico ? nao sei se consegui ser claro.

SEGUE UM VÍDEO QUE DEMONSTRA ESTE AUMENTO DA CAPACITÂNCIA AO SER COLOCADO UM DIELÉTRICO http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=5936

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Pode-se justificar o aumento da capacitância imaginando um capacitor evacuado ou com ar (a diferença entre estar evacuado ou com ar é desprezível  para a capacitância pois a constante dielétrica do ar  é 1,0006 enquanto para o vácuo é exatamente igual à unidade) entre as placas admitindo que a carga do capacitor seja constante. Para tanto o capacitor é carregado e desligado da fonte para só depois se introduzir um dielétrico entre as placas.

Como bem notaste a introdução do dielétrico, devido a indução eletrostática que ele sofre e a geração de um campo elétrico em oposição ao campo das cargas nas placas, determina que a intensidade do campo elétrico entre as placas seja diminuída. Diminuindo a intensidade do campo elétrico diminui a diferença de potencial elétrico entre as placas. Como a capacitância é por definição a carga no capacitor (que neste caso é constante) dividida pela diferença de potencial elétrico entre as placas (que neste caso se reduz quando o dielétrico é introduzido), a capacitância cresce.

Outra forma de se justificar o crescimento da capacitância é a que segue: Se o capacitor permanece conectado à fonte enquanto se introduz o dielétrico, a diferença de potencial elétrico entre as placas deve ter o mesmo valor depois da introdução que tinha antes. Então a intensidade do campo elétrico entre as placas também permanece a mesma de antes para depois da introdução do dielétrico. Como as cargas induzidas geram um campo em oposição ao campo das cargas nas placas, para que o campo efetivo não se altere  é necessário um aumento do excedente de carga nas placas.  Já que a capacitância é por definição a carga no capacitor (que neste caso aumenta quando o dielétrico é introduzido) dividida pela diferença de potencial elétrico entre as placas (que neste caso é constante), a capacitância cresce.

O que acontece no vídeo tem relação com a segunda forma de argumentar pois o capacímetro é um dispositivo que alimenta o capacitor sempre com a mesma tensão eficaz. O capacímetro é um dispositivo não trivial que internamente é uma fonte entre outras coisas.

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2317 palavras 10 páginas

Capacitor
Um capacitor ou condensador é um componente que armazena energia num campo elétrico, acumulando um desequilíbrio interno de carga elétrica.

Exemplos de capacitores. A escala principal é dada em centímetros.

Física do capacitor
Visão geral
Os formatos típicos consistem em dois eletrodos ou placas que armazenam cargas opostas. Estas duas placas são condutoras e são separadas por um isolante ou por um dielétrico. A carga é armazenada na superfície das placas, no limite com o dielétrico. Devido ao fato de cada placa armazenar cargas iguais, porém opostas, a carga total no dispositivo é sempre zero.

Quando uma diferença de potencial V = Ed é aplicada às placas deste capacitor simples, surge um campo elétrico entre elas. Este campo elétrico é produzido pela acumulação de uma carga nas placas.

Capacitância
A propriedade que estes dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático é chamada de capacitância ou capacidade (C) e é medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferença de potencial ou tensão (V) que existe entre as placas:

Pelo Sistema Internacional (SI), um capacitor tem a capacitância de um farad (F) quando um coulomb de carga causa uma diferença de potencial de um volt (V) entre as placas. O farad é uma unidade de medida considerada muito grande para circuitos práticos, por isso, são utilizados valores de capacitâncias expressos em microfarads (μF), nanofarads (nF) ou picofarads (pF).
A equação acima é exata somente para valores de Q muito maiores que a carga do elétron (e = 1,602 × 10-19 C). Por exemplo, se uma capacitância de 1 pF fosse carregada a uma tensão de 1 µV, a equação perderia uma carga Q = 10-19 C, mas isto seria impossível já que seria menor do que a carga em um único elétron. Entretanto, as experiências e as teorias recentes sugerem a existência de cargas fracionárias.
A capacitância de uma capacitor de placas paralelas constituído de dois eletrodos


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Como C = Q/V, podemos reescrever esta relação da seguinte forma: Dessa maneira, podemos dizer que a capacitância de um capacitor de placas paralelas é proporcional à área das placas e inversamente proporcional à distância entre elas.

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