quinta-feira, 25 de junho de 2009

3) 3.3) Associação de capacitores em série e paralelo.

A associação em paralelo é ilustrada na Figura abaixo, para o caso de dois capacitores. O que caracteriza esse tipo de associação é a igualdade de potencial entre as placas dos capacitores. Na ilustração, as placas superiores estão com o mesmo potencial, dado pelo pólo positivo da baterial. Da mesma forma, as placas inferiores estão com o mesmo potencial negativo. Portanto, as diferenças de potencial são iguais, i.e., V1=V2=V.


Capacitância equivalente de uma associação em paralelo





Pela equação , obtém-se :
Q1 = C1V (5.7a) Q2 = C2V (5.7b)


A carga, Q, fornecida pela bateria, é distribuída entre os capacitores, na proporção de suas capacidades. Assim, Q=Q1+Q2. Substituindo (5.7a) e (5.7b), tem-se:
Q = (C1+C2)VPortanto, Ceq = C1+C2



No caso mais geral, com ‘n’ capacitores,




No caso da associação em série (Figura abaixo), é fácil concluir que são iguais as cargas acumuladas nas placas de todos os capacitores. Então, se as cargas são iguais, mas as capacitâncias são diferentes, então os potenciais também serão diferentes. Portanto,





Portanto:




Capacitância equivalente de uma associação em série:











3) 3.2) Tipos de Capacitadores

O capacitor de cerâmica consiste de um tubo ou disco de cerâmica de constante dielétrica na faixa de 10 a 10.000. Uma fina camada de prata é aplicada a cada lado do dielétrico. Este tipo de capacitor é caracterizado por baixas perdas, pequeno tamanho e uma conhecida característica de variação de capacitância com a temperatura.
O capacitor de papel consiste de folhas de alumínio e papel kraft (normalmente impregnado com graxa ou resina) enroladas e moldadas formando uma peça compacta. Os capacitores de papel são disponíveis na faixa de 0,0005 a aproximadamente 2 .
O capacitor de filme plastico é bastante similar ao capacitor de papel, na sua forma construtiva. Dielétricos de filme plástico, com poliéster ou polietileno, separam folhas metálicas usadas como placas. O capacitor é enrolado e encapsulado em plástico ou metal.
O capacitor de mica consiste de um conjunto de placas dielétricas de mica alternadas por folhas metálicas condutoras. O conjunto é então encapsulado em um molde de resina fenólica.
O capacitor de vidro é caracterizado por camadas alternadas de folhas de alumínio e tiras de vidros, agrupadas até que seja obtida a estrutura do capacitor desejado. A construção é então fundida em um bloco monolítico com a mesma composição do vidro usado como dielétrico.
O capacitor eletrolítico consiste de duas placas separadas por um eletrólito e um dielétrico. Este tipo de capacitor possui altos valores de capacitância, na faixa de aproximadamente 1 até milhares de . As correntes de fuga são geralmente maiores do que aos demais tipos de capacitores.
Os capacitores variáveis geralmente utilizam o ar como dielétrico e possuem um conjunto de placas móveis que se encaixam num conjunto de placas fixas. Outro tipo de capacitor variável é o trimmer ou padder, formado por duas ou mais placas separadas por um dielétrico de mica. Um parafuso é montado de forma que ao apertá-lo, as placas são comprimidas contra o dielétrico reduzindo sua espessura e, consequentemente, aumentando a capacitância.
Os valores de capacitância podem ser estampados no capacitor ou indicados por código de cores, como já apresentados para o resistor, entretanto as faixas podem ter significados diferentes. A forma utilizada para capacitores tubulares de papel é indicada na Figura 2. As três primeiras faixas determinam a capacitância em picofarads. A quarta faixa define a tolerância com o verde, branco, preto, laranja e amarelo, respectivamente significando 5, 10, 20, 30 e 40 . A tensão de operação é obtida multiplicando-se a quinta faixa (e possivelmente a sexta) por 100.

3) 3.1) Capacidade Eletrostática:

A energia elétrica pode ser armazenada e isso se faz através do armazenamento de cargas elétricas. Essas cargas podem ser armazenadas em objetos condutores. A capacidade desses objetos de armazenar cargas elétricas é o que define a sua capacidade eletrostática.Considere um objeto condutor carregado com certa quantidade de carga Q. Isso faz com que o mesmo possua um potencial V. O que é observado experimentalmente é que, se nós dividirmos a quantidade de carga no condutor pelo potencial adquirido, teremos sempre o mesmo resultado. Ou seja, se dobrarmos a quantidade de carga para 2Q, o potencial irá para 2V, pois assim continuaremos obtendo o mesmo resultado. Podemos concluir, então, que a carga armazenada e o respectivo potencial no condutor são proporcionais.O resultado da divisão da quantidade de carga pelo potencial adquirido pelo condutor é definido como capacidade eletrostática. Sua unidade no Sistema Internacional é o Coulomb por volt que também conhecida como farad (F).




Figura 1:

A capacidade eletrostática depende de dois fatores: o formato do condutor e o meio onde ele está imerso. Para exemplificar, vamos considerar um condutor de forma esférica. Para esse condutor em particular, temos a sua capacidade eletrostática dada pela seguinte equação matemática.





Figura 2:

R é o raio do condutor e k é a constante eletrostática do meio. Observe que quanto maior for o raio do condutor, maior será a sua capacidade eletrostática. De maneira simples, quando alteramos a forma de um condutor em particular, alteramos uma grandeza que traduz a capacidade desse condutor em armazenar cargas elétricas.


2) Aparelhos onde os capacitores estão presentes:

Os capaciotres estão presentes em flashes das máquinas fotográficas, ventiladores e muitos outros aparelhos eletro-eletrônicos do nosso dia-a-dia.

1) Esquema Explicativo do Funcionamento do Capacitor!

Os capacitores são feitos com dois condutores, chamados de armaduras, entre os quais ocorre indução total de cargas por parte de um deles que esteja eletrizado. As armaduras estão sempre separadas por substâncias dielétricas ou isolantes (ar, água pura, óleo). Um capacitor funciona da seguinte forma: um dos condutores, previamente carregado com certa quantidade de cargas, induz a mesma quantidade, com sinal de carga sinal, no outro condutor. Com elas, se cria um circuito elétrico através de um fio que as una ou se ligadas à Terra, fazendo com que a carga induzida se escoe. A outra placa se recarrega e repete o ciclo. A carga de um capacitor é aquela da armadura positiva, enquanto que a carga total é nula. Também se observa a formação de um campo elétrico entre as armaduras quando o capacitor está em funcionamento. Por isso se diz que as superfícies da nuvem funcionam como armaduras de um capacitor.