Capacitores e capacitância

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!