Equação de Poisson

Voltar à página principal

Capacitor Plano

         Capacitores

        Estudamos em seções anteriores que a carga elétrica em equilíbrio num condutor se localizará em sua superfície. Veremos agora uma outra propriedade importante dos condutores a qual estabelece que a quantidade de carga que eles podem suportar é limitada. Entretanto, a quantidade de carga que se pode distribuir num condutor não tem valor definido como seria, por exemplo, a quantidade de água que um copo pode conter. O caso da carga elétrica poderia ser comparado ao número de moles de um gás que um balão pode conter. Sabemos que esta quantidade depende da pressão a que o gás estiver submetido mas, que haverá um limite para esta quantidade, pois se a pressão crescer muito, as paredes do balão não suportando a pressão, serão rompidas e o gás escapará. Um balão de volume grande pode conter grande quantidade de gás com pressão relativamente baixa; já um balão pequeno, com a mesma quantidade de gás, adquirirá uma pressão muito alta. Não será difícil concluir, por analogia, que a capacidade de suportar carga de um condutor, chamada de capacitância do condutor, dependerá das suas dimensões e de sua forma.
         Aprendemos também, que considerando-se o referencial de potenciais no infinito, o potencial de um condutor isolado e esférico de raio R é dado por:

Esta equação mostra que relação entre a carga introduzida num condutor e o potencial elétrico produzido pelas cargas é uma constante e depende apenas das dimensões do condutor e da constante k. Essa proporcionalidade , no entanto, não é uma exclusividade do condutor esférico. Pode-se demonstrar que, para qualquer condutor isolado, sua carga Q e seu potencial V são proporcionais, desde que adotemos o referencial de potenciais no infinito. Isto leva-nos então a seguinte relação;

Onde C é uma constante positiva denominada capacitância ou capacidade eletrostática do condutor.
        Vemos, desta definição, que a unidade de capacitância é 1 coulomb por volt (C/V). A capacitância de 1 coulomb por volt é chamada de 1 farad (1F) em homenagem a Michael Faraday. As capacitância que variam, em geral, de 1 pF (pico Farad=10^-12F) à 1m F (micro-farad=10^-6). Elas são independente de Q e de V, isto é, dependem exclusivamente da estrutura e dimensões do capacitor, como mostraremos em diferentes situações a seguir.

        Dois condutores quaisquer, separados por um isolante, formam um capacitor (ou condensador). Na maioria dos casos de interesse prático, os condutores possuem cargas de iguais valores e sinais opostos, de modo que a carga resultante no capacitor como um todo, é nula. Os capacitores são elementos de um circuito onde se pode armazenar carga elétrica e consequentemente energia em forma de campo elétrico.

        Os capacitores são largamente usados em circuitos eletrônicos, onde em geral eles têm a função de acumular energia e usá-la em um momento adequado, como por exemplo para ligar o flash de uma câmara fotográfica ou mesmo em circuitos de rádios como filtros de corrente retificada. Em computadores, em geral, usam-se capacitores muito pequenos como memória RAM (radom access memory), em um sistema binário. Em um circuito eletrônico o capacitor é representado pelos símbolos;

        O interior de um capacitor, em fase de carga ou descarga, é uma região muito complexa onde temos campos magnéticos e elétricos variáveis no tempo. Isto induz o que denominamos de oscilações em cavidades, cujo conceito será discutido mais tarde. Na animação a seguir mostramos um circuito elétrico contendo um capacitor, uma fonte (bateria) e um resitor (lâmpada). A bateria transfere energia para o capacitor a qual é armazenada em termos de campo elétrico, induzindo cargas positivas e negativas nas placas do capacitor. Ao introduzir o resitor no circuito, surgirá uma corrente instantânea a qual iniciará o processo de transformação de energia elétrica em energia térmica e luminosa, fazendo com que lâmpada acenda. Em seguida o capacitor é recarregado e o processo oscila indefinidamente.

Voltar à página principal

Voltar ao início desta página