fundamentos de fÃsica iii fundamentos de fÃsica iii - Departamento de ...

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UNIDADE 5 – CAPACITORES Nesta unidade estudaremos os capacitores. Eles são um dos muitos tipos de dispositivos usados em circuitos elétricos, como por exemplo, em rádios, computadores, televisores, celulares e video-games. A importância deles está principalmente na propriedade de armazenar carga elétrica, bem como de criar campos elétricos com a simetria desejada. Os capacitores em circuitos elétricos frequentemente, aparecem ligados entre si. Por isso, é necessário saber qual a capacitância equivalente dessas associações. A capacitância equivalente da associação de capacitores é a capacitância que teria um único capacitor que substituiria os capacitores que formam a associação. Existem essencialmente duas maneiras de conectar capacitores: em série ou em paralelo. 208 209
AULA 13: CAPACITÂNCIA e paralelas separadas por uma distância d; a figura 13.1c mostra os vários tipos de capacitor comumente usados. OBJETIVOS DEFINIR CAPACITÂNCIA E ESTUDAR SUAS PROPRIEDADES CALCULAR A CAPACITÂNCIA EQUIVALENTE DE ASSOCIAÇÕES DE CAPACITORES 13.1 CAPACITÂNCIA Um condutor isolado, quando carregado com uma carga Q , gera um potencial elétrico que é proporcional à carga e depende também da forma e das dimensões do condutor. Como as cargas elétricas no condutor se alojam na sua superfície, quanto maior for a área do condutor, mais carga ele pode alojar para produzir um dado potencial. A relação entre a carga do condutor e o potencial gerado por ela, é denominada capacitância do condutor: Q C = (13.1) V Por exemplo, um condutor esférico gera um potencial em pontos fora dele, situados à distância R do condutor, que é dado por: e a capacitância deste condutor é: V = 1 4πε 0 Q R Q = 4πε R V C = 0 Esse exemplo nos mostra que a capacitância é uma propriedade associada à geometria do condutor e ao meio que ele se situa. A unidade de capacitância no SI é o Farad (F), assim denominado em homenagem a Michael Faraday. 13.2 CAPACITORES 1C 1F = . 1V Um capacitor é um sistema constituído de qualquer par de condutores isolados e carregados com cargas de sinais opostos, como mostra o esquema das figuras 13.1a. A figura 13.1b mostra um capacitor formado por duas placas planas 210 Figura 13.1. (a) Um capacitor constituído por dois condutores isolados e carregados; (b) um capacitor de placas planas e paralelas; (c) alguns tipos de capacitores disponíveis comercialmente. A importância dos capacitores está principalmente na propriedade de armazenar carga elétrica, bem como de criar campos elétricos com a simetria desejada. A grandeza que define as propriedades do capacitor é a capacitância, que mede a capacidade que ele tem para armazenar carga elétrica. De acordo com a equação 13.1: Q C = . ∆V em que, neste caso, Q é o módulo da carga elétrica líquida no conjunto de condutores e ∆ V é o módulo da diferença de potencial entre eles. Consequentemente, a capacitância C é sempre positiva. Os capacitores usuais tem capacitâncias da ordem de microfarads, −6 1µ F = 1× 10 F . EXEMPLO 13.1 Calcule a capacitância de um capacitor formado por placas planas e paralelas de área A separadas pela distância L no vácuo (Figura 13.2). 211
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Wagner Corradi Rodrigo Dias Társia
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Informações Gerais 1. FUNDAMENTOS
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Ao contrário da eletrização por
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onde q 0 é uma carga positiva colo
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As distâncias relevantes ao proble
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APÊNDICES APÊNDICE A - SISTEMA IN
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Constante solar* 1,35 kW/m 2 Condi
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DERIVADAS E INTEGRAIS Nas fórmulas
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALONSO
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