Susceptibilidade Elétrica

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Corrente Elétrica

       Energia em um capacitor

        No processo de carregamento de um capacitor, estamos introduzindo campos elétricos no seu interior e para isto temos que realizar um trabalho. Isto significa que haverá energia armazenada, no interior do capacitor em forma de campos elétricos, ou para manter a diferença de potencial entre as placas. Em outras palavras, podemos dizer que a energia armazenada, no capacitor, é igual o trabalho realizado para carregar as duas placas, uma com carga positiva e a outra com carga negativa. Isto é o que uma bateria faz quando conectada a um capacitor.

        O capacitor, não fica carregado instantaneamente, é necessário um certo tempo para que isto ocorra. Este caso será estuda em uma seção posterior.

        O trabalho realizado para adicionar uma pequena quantidade de carga Dq, é necessário realizar trabalhoque se transforma em energia potencial elétrica, a qual fica armazenada no condutor.
        Sendo C = Q/V uma constante temos que V = Q/C. Assim o gráfico de V em função de Q é uma semi-reta passando pela origem, como mostra a Fig.1.

Fig.1 - Energia potencial em função de Q e V no capacitor

Quando o condutor está eletrizado com carga Q, pode-se demonstrar que, qualquer que seja o sinal da carga, a energia potencial elétrica E_pot armazenada no capacitor é numericamente igual a área sob a curva na Fig.1. Esta energia potencial armazenada é igual ao trabalho para carregar o capacitor. Então, temos que

- Exemplo

        Um capacitor de 150 m F é usado e uma câmara fotográfica para armazenar energia. Suponha que o capacitor foi carregado a 200V. Qual é o valor da energia armazenada neste capacitor ?

                                                              (15)

                    (16)

        Se esta energia é usada para acender a lâmpada do flash em 1/1000 do segundo, a potência deste circuito seria equivalente a 6000 W.

        A energia não é uma substância e portanto não tem uma localização definida. No entanto é usual pensar que ela está sendo armazenada na forma de campo elétrico, no interior das placas. Como exemplo, vamos calcular a energia armazenada, entre as placas paralelas do capacitor, em termos do campos elétrico E, ali contido.

        Em problemas anteriores calculamos o campo elétrico produzido por placas carregadas uniformemente. Usando um raciocínio similar, podemos mostrar que a diferença de potencial entre as placas está conectado com o campo elétrico por V = Ed, onde d é a separação entre as placas. Por outro lado temos que a C = Î _oA/d. Então,

                                                                                     (18)

        Notamos, que a energia armazenada é proporcional ao quadrado do módulo de E. Lembramos que a quantidade Ad é o volume do capacitor. Algumas vezes é conveniente definir uma quantidade denominada densidade de energia, isto é energia por volume. Esta grandeza depende apenas do campo elétrico, como podemos ver a seguir;

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