Capacitores são dispositivos utilizados para o armazenamento de cargas elétricas. Existem capacitores de diversos formatos e capacitâncias. Não obstante, todos compartilham algo em comum: são formados por dois terminais separados por algum material dielétrico. Os capacitores são utilizados em diversas aplicações tecnológicas. É praticamente impossível encontrarmos algum circuito eletrônico que não contenha esse tipo de dispositivo. Show
Quando ligados a uma diferença de potencial, um campo elétrico forma-se entre suas placas, fazendo com que os capacitores acumulem cargas em seus terminais, uma vez que o dielétrico em seu interior dificulta a passagem das cargas elétricas através das placas. Veja também: O que é rigidez dielétrica? Tópicos deste artigo
Função dos capacitoresA função mais básica do capacitor é a de armazenar cargas elétricas em seu interior. Durante as descargas, os capacitores podem fornecer grandes quantidades de carga elétrica para um circuito. Os capacitores levam um pequeno tempo para serem carregados completamente, entretanto, sua descarga geralmente é rápida. Por isso, os capacitores são largamente usados em dispositivos eletrônicos que demandam grandes intensidades de corrente elétrica, como aparelhos de som de alta potência. Além de sua função mais fundamental, os capacitores podem ser usados para implementar temporizadores, retificadores de corrente elétrica, filtros de linha, estabilizadores etc. Veja também: Circuitos elétricos Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Tipos de capacitoresOs capacitores podem diferir em seu formato bem como em seu dielétrico. O meio que é inserido entre as placas de um capacitor interfere diretamente em sua capacidade de armazenar cargas elétricas. Meios que apresentam altas constantes eletrostáticas, ou seja, altamente resistivos, são os preferidos para a implementação dos capacitores. Confira alguns tipos de capacitores:
Capacitor de placas paralelasO capacitor de placas paralelas é o tipo de capacitor que apresenta geometria mais simples. Esse tipo é formado por uma armadura, feito de material condutor e envolto em um meio dielétrico, de alta resistência elétrica (como o vácuo, papel, borracha, óleo etc.). A figura a seguir traz um esquema de um capacitor de placas paralelas:
Veja também: O que é LED? CapacitânciaA propriedade que mede a eficiência de um capacitor em armazenar cargas é a capacitância. A capacitância é uma grandeza física medida em unidades de Coulomb por Volt (C/U), mais conhecida como Farad (F), em homenagem ao físico inglês Michael Faraday (1791-1867). Dizemos que 1 Farad é equivalente a 1 Coulomb por Volt. A fórmula utilizada para calcular a capacitância é esta, confira:
Do ponto de vista prático, a capacitância indica qual é a quantidade de cargas que um capacitor consegue “segurar” para uma determinada diferença de potencial. A capacitância também depende de fatores geométricos, isto é, da distância entre as placas do capacitor e também da área dessas placas. Por isso, para o caso dos capacitores de placas paralelas, podemos determinar sua capacitância por meio da seguinte equação:  ε0 — permissividade dielétrica do vácuo (F/m) Veja também: O que é força eletromotriz Exercícios resolvidosQuestão 1) Calcule o módulo da capacitância de um capacitor de placas paralelas de 0,005 m², espaçadas em 0,5 mm (0,5.10-3 m). Adote ε0 = 8,85.10-12. a) 44,25 nF b) 88,5 pF c) 885 pF d) 0,88 mF e) 2,44 F Gabarito: Letra B Resolução: Para calcularmos o módulo da capacitância desse capacitor de placas paralelas, faremos uso dos dados fornecidos pelo exercício e utilizaremos a fórmula que relaciona a área à distância entre as placas:
O resultado que encontramos para a capacitância é de 88,5.10-12 F. Entretanto podemos usar o prefixo pico (p = 10-12) para representar essa quantidade. Questão 2) Certo capacitor é capaz de armazenar até 2 μC de carga elétrica quando conectado a uma diferença de potencial de 1 mV. Determine a capacitância desse capacitor. a) 2 mF b) 1 mF c) 0,5 nF d) 100 pF e) 0,1 F Gabarito: Letra A Resolução: É possível calcular a capacitância por meio da razão entre a quantidade de carga elétrica armazenada e a diferença de potencial entre os seus terminais:
O resultado indica que a capacitância obtida é de 2 mF (2.10-3 F). Portanto, a alternativa correta é a letra A. Questão 3) Determine o módulo da carga elétrica armazenada em um capacitor de 0,5 mF, quando conectado a uma diferença de potencial de 200 V. a) 1,5 μC b) 0,2 pC c) 0,1 μC d) 10 nC e) 100 mC Gabarito: Letra E Resolução: Vamos calcular a quantidade de carga elétrica armazenada nesse capacitor: De acordo com o cálculo feito, a quantidade de carga armazenada nesse capacitor é de 100 mC (100.10-3 C). Questão 4) Determine qual é a tensão que precisa ser estabelecida entre os terminais de um capacitor de 0,2 μF, para que 2 nC de cargas elétricas sejam armazenados entre suas armaduras. a) 0,2 V b) 2 μV c) 200 μV d) 1 mV e) 10 mV Gabarito: Letra E Resolução: Vamos calcular a tensão elétrica estabelecida entre os terminais do capacitor: De acordo com o resultado, são necessários 10 mV para que esse capacitor seja capaz de acumular 2 nC de carga, portanto, a alternativa correta é a letra E. Por Me. Rafael Helerbrock O que a inserção de um dielétrico entre as placas de um capacitor causa?O dielétrico inserido entre as placas de um capacitor aumenta grandemente sua capacidade de armazenar cargas.
Qual a função de um dielétrico em um capacitor?As substâncias dielétricas são muito utilizadas no cotidiano, como também nos circuitos elétricos, como nos capacitores, por exemplo. Estes são elementos de circuito elétrico que tem como principal função fazer o armazenamento de cargas elétricas e podem assumir diferentes formas.
Como um dielétrico influência na capacitância de um capacitor?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.
Qual o principal efeito da polarização do dielétrico situado entre as placas de um capacitor?Pelo que sabemos, é fácil concluir que a polarização resultará num excesso de cargas negativas na parte superior do dielétrico, e igual quantidade de cargas positivas na parte inferior, como ilustrado na Figura 5.6(b). O campo efetivo entre as placas diminuirá, provocando a diminuição do potencial.
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Qual o efeito de se colocar um dielétrico entre as placas de um capacitor?
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