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Capacitores

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⚡ Capacitores: Armazenando Cargas Elétricas

Os capacitores são dispositivos fundamentais na Eletrodinâmica e na Eletrônica. Sua função principal é armazenar carga elétrica e energia potencial elétrica para liberá-la quando necessário.

📌 O que é um Capacitor?

Um capacitor é formado por duas placas condutoras, separadas por um material isolante (dielétrico). Quando ligado a uma fonte de tensão, as placas acumulam cargas de sinais opostos, criando um campo elétrico entre elas.

Principais usos: flashes de câmeras fotográficas, filtros de ruídos, fontes de computador, estabilizadores, bancos de capacitores em indústrias.

📏 Capacitância

A capacitância (C) indica a capacidade do capacitor de armazenar carga elétrica para cada volt aplicado.

 

C=QUC = \frac{Q}{U}

onde:

  • C: capacitância (Farad, F)

  • Q: carga armazenada (Coulomb, C)

  • U: diferença de potencial (Volt, V)

⚙️ Unidade

A unidade de capacitância é o Farad (F), mas normalmente usamos submúltiplos, pois 1 F é muito grande:

  • microfarad (µF) = 10⁻⁶ F

  • nanofarad (nF) = 10⁻⁹ F

  • picofarad (pF) = 10⁻¹² F

✅Capacitância

Um capacitor armazena 2 mC (miliCoulombs) quando submetido a 500 V. Qual sua capacitância?

Converter carga: 2 mC = 0,002 C.

 

C=QU=0,002500=4×10−6 F=4 μFC = \frac{Q}{U} = \frac{0,002}{500} = 4 \times 10^{-6}~F = 4~\mu F


A capacitância é 4 µF.

⚡ Energia Armazenada em um Capacitor

A energia elétrica acumulada é dada por:

 

E=12CU2E = \frac{1}{2} C U^2

 

✅ Energia

Um capacitor de 5 µF é carregado com 200 V. Qual a energia armazenada?

 

E=12×5×10−6×2002=12×5×10−6×40,000=0,1 JE = \frac{1}{2} \times 5 \times 10^{-6} \times 200^2 = \frac{1}{2} \times 5 \times 10^{-6} \times 40,000 = 0,1~J


A energia armazenada é 0,1 Joule.

🧩 Associação de Capacitores

Assim como resistores, os capacitores podem ser associados em série ou em paralelo.

🔗 1️⃣ Capacitores em Série

  • A carga (Q) é a mesma em todos.

  • A ddp total é a soma das ddp’s individuais.

  • A capacitância equivalente obedece:

 

1Ceq=1C1+1C2+…\frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \dots

 

✅ Série

Dois capacitores de 6 µF e 3 µF são ligados em série. Qual a capacitância equivalente?

 

1Ceq=16+13=16+26=36=12⟹Ceq=2 μF\frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{6} + \frac{1}{3} = \frac{1}{6} + \frac{2}{6} = \frac{3}{6} = \frac{1}{2} \Longrightarrow C_{eq} = 2~\mu F

 

⚡ 2️⃣ Capacitores em Paralelo

  • A ddp é a mesma para todos.

  • A carga total é a soma das cargas individuais.

  • A capacitância equivalente é a soma direta:

 

Ceq=C1+C2+…C_{eq} = C_1 + C_2 + \dots

 

✅ Paralelo

Dois capacitores de 4 µF e 6 µF estão em paralelo. Qual a capacitância equivalente?

 

Ceq=4+6=10 μFC_{eq} = 4 + 6 = 10~\mu F

 

⚡ Aplicações Práticas

✔️ Flash de câmeras: acumula energia e libera instantaneamente.
✔️ Fontes de alimentação: filtra oscilações de corrente.
✔️ Estabilizadores de tensão: corrige variações rápidas.
✔️ Bancos de capacitores em indústrias: compensam o fator de potência, economizando energia.
✔️ Filtros eletrônicos: separam sinais de áudio, rádio, TV.

🔬 Curiosidades

📌 Capacitores de grandes valores são usados para dar partida em motores elétricos.
📌 Em circuitos eletrônicos, capacitores podem ser minúsculos, mas são essenciais para o funcionamento de placas-mãe, carregadores, fontes de computador.
📌 O primeiro capacitor da história foi a Garrafa de Leiden, do século XVIII.