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Biblioteca de Física
Curso: Biblioteca de Física > Unidade 12
Lição 2: Circuitos com capacitoresCapacitores e capacitância
Um panorama geral sobre capacitores e capacitância. Por David Santo Pietro. . Versão original criada por David SantoPietro.
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- Cadê a explicação escrita?, por vezes prefiro ler a assistir vídeos! Inclusive estou achando a explicação muito superficial para nós que fazemos faculdade!(0 votos)
Transcrição de vídeo
RKA4JL - O que é um capacitor? Bem, isto é um capacitor. OK, mas o que há dentro dele? Dentro desse capacitor há, basicamente, o que você vai encontrar em qualquer outro capacitor: duas peças de material condutor,
como o metal, por exemplo, separadas uma da outra por
outro material, como o papel. O papel garante que uma peça não toque a outra. E para que eles servem? Bem, se você conectá-lo a uma bateria, haverá a possibilidade de armazenar
carga neste elemento, ou seja, capacitores são úteis para armazenar carga. Uma vez que a bateria está conectada, as cargas negativas do lado direito são
atraídas pelo terminal positivo da bateria, e no lado esquerdo as cargas negativas são
repelidas pelo terminal negativo da bateria. Como as cargas negativas saem
da peça de metal à direita, isso faz com que essa peça de metal
fique carregada positivamente, já que ela tem menos partículas negativas. E a peça de metal à esquerda
fica carregada negativamente, porque haverá mais cargas
negativas do que positivas nela. É importante observar que ambas as peças
terão a mesma magnitude de carga. Em outras palavras, se a carga na peça do
lado direito for de 6 coulombs positivos, então no lado esquerdo
a carga será de -6 coulombs. Isso porque, para cada carga negativa
que foi removida do lado direito, exatamente uma carga negativa
foi depositada no lado esquerdo. Inclusive, se as duas peças de metal
tiverem diferentes tamanhos e formas, a carga armazenada em cada uma vai ser igual,
naturalmente com sinais opostos. Eu só mostrei para você a
carga negativa se movimentando porque ela é que tem a possibilidadede se mover livremente, de certa forma, pelo metal. As cargas positivas, os prótons,
estão muito mais presos ao material e é muito mais difícil fazer
com que elas se movimentem. Esse processo de carga trocando
de lado não continua para sempre. Esse movimento continua até o ponto em que as cargas negativas são atraídas pela parte positiva da peça de metal da mesma forma que elas são
atraídas pelo polo positivo da bateria. Quando isso acontece, o processo para e simplesmente a carga fica ali naquelas peças de metal. Você pode remover a bateria e as cargas
estarão ou permanecerão onde elas estão, porque as cargas negativas gostariam
de voltar para a placa positiva. Mas isso é impossível porque
o circuito está interrompido e não há caminho para que elas percorram, e isso explica porque as placas
de metal têm que estar separadas. Se elas estivessem conectadas
durante o processo de carga, não haveria cargas que se separariam, porque simplesmente elas completariam todo o circuito. É por esse motivo que há
o papel entre as placas de metal. Mas cada capacitor pode armazenar
uma quantidade diferente de carga. Um capacitor ligado a uma certa bateria
armazena uma certa quantidade de carga, outro capacitor ligado à mesma bateria
armazena uma outra quantidade de carga. A capacitância é o número que nos diz
o quão bom aquele capacitor é para armazenar carga. Um capacitor com uma capacitância
maior pode armazenar bastante carga e um capacitor com uma pequena capacitância
vai armazenar uma quantidade pequena de carga. A definição real para capacitância
é resumida pela fórmula: a capacitância é igual à carga armazenada no capacitor dividida pela diferença de potencial entre o capacitor Tecnicamente falando, a carga total no capacitor é zero, porque ele armazena tanto carga positiva quanto negativa com a mesma intensidade. A letra Q nessa fórmula se refere apenas à carga armazenada em uma das placas do capacitor. A letra V na fórmula indica a diferença
de potencial entre as placas do capacitor, porque ao armazenar cargas nas placas,
essa diferença de potencial é gerada. O potencial elétrico é maior nas cargas
positivas e menor nas cargas negativas. Portanto, há diferença de potencial entre as placas. E essa diferença de potencial
é também chamada de voltagem. Também é útil saber que se você deixa uma bateria carregar completamente um capacitor, então a voltagem, a diferença de potencial
entre as placas do capacitor, será igual à diferença de potencial
entre os terminais da bateria. Olhando para a fórmula da capacitância,
sabemos que as unidades são coulomb por volt. Um coulomb por volt é chamado de um farad
em homenagem ao físico inglês Michael Faraday. Então, se você deixa uma bateria de 9 volts
carregar completamente um capacitor de 3 farad, a carga armazenada será de 27 coulombs. Para outro exemplo, digamos que um capacitor
de 2 farad armazena carga de 6 coulombs. Nós poderíamos usar a fórmula
e resolver para saber a voltagem, a diferença de potencial entre os terminais do
capacitor, que nesse caso seria de 3 volts. Você poderia pensar que quanto mais carga é armazenada no capacitor, maior a sua capacitância. Mas o valor de sua capacitância é sempre o
mesmo, porque conforme a carga aumenta, a voltagem através do capacitor também
aumenta, mantendo a razão constante, e portanto, não alterando a capacitância. A única forma de alterar a capacitância de um capacitor é alterar as suas características físicas, como, por exemplo, alterando o tamanho das peças de metal ou separando mais uma peça de metal da outra. Simplesmente alterando a carga ou a voltagem
não é suficiente, ou não é possível, multiplicar o valor daquela razão. Portanto, a capacitância permanece sempre a mesma. Até o próximo vídeo!