8: Capacitância
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Os capacitores são componentes importantes dos circuitos elétricos em muitos dispositivos eletrônicos, incluindo marcapassos, telefones celulares e computadores. Neste capítulo, estudamos suas propriedades e, nos próximos capítulos, examinamos sua função em combinação com outros elementos do circuito. Por si só, os capacitores costumam ser usados para armazenar energia elétrica e liberá-la quando necessário; com outros componentes do circuito, os capacitores geralmente atuam como parte de um filtro que permite que alguns sinais elétricos passem enquanto bloqueiam outros. Você pode ver por que os capacitores são considerados um dos componentes fundamentais dos circuitos elétricos.
- 8.1: Prelúdio da capacitância
- As figuras de Lichtenberg, nomeadas em homenagem ao físico alemão Georg Christof Lichtenberg (1742-1799), são padrões de galhos semelhantes a árvores, com os “galhos” criados pela quebra dielétrica produzida por um forte campo elétrico.
- 8.2: Capacitores e capacitância
- Um capacitor é um dispositivo usado para armazenar carga elétrica e energia elétrica. Consiste em pelo menos dois condutores elétricos separados por uma distância. (Observe que esses condutores elétricos às vezes são chamados de “eletrodos”, mas, mais corretamente, são “placas de capacitores”.) O espaço entre os capacitores pode ser simplesmente um vácuo e, nesse caso, um capacitor é então conhecido como “capacitor de vácuo”. No entanto, o espaço geralmente é preenchido com um material isolante conhecido como dielétrico.
- 8.3: Capacitores em série e em paralelo
- Vários capacitores podem ser conectados juntos para serem usados em uma variedade de aplicações. Várias conexões de capacitores se comportam como um único capacitor equivalente. A capacitância total desse capacitor único equivalente depende dos capacitores individuais e de como eles estão conectados. Os capacitores podem ser organizados em dois tipos simples e comuns de conexões, conhecidas como séries e paralelas, para as quais podemos calcular facilmente a capacitância total.
- 8.4: Energia armazenada em um capacitor
- A energia fornecida pelo desfibrilador é armazenada em um capacitor e pode ser ajustada para se adequar à situação. Unidades SI de joules são frequentemente empregadas. Menos dramático é o uso de capacitores em microeletrônica para fornecer energia quando as baterias são carregadas (Figura). Os capacitores também são usados para fornecer energia para lâmpadas de flash nas câmeras.
- 8.5: Capacitor com um dielétrico
- A capacitância de um capacitor vazio é aumentada em um fator de quando o espaço entre suas placas é completamente preenchido por um dielétrico com constante dielétrica Cada material dielétrico tem sua constante dielétrica específica. A energia armazenada em um capacitor isolado vazio é diminuída por um fator de ω quando o espaço entre suas placas é completamente preenchido com um dielétrico com constante dielétrica
- 8.6: Modelo molecular de um dielétrico
- Todas as moléculas podem ser classificadas como polares ou não polares. Há uma separação líquida de cargas positivas e negativas em uma molécula polar isolada, enquanto não há separação de carga em uma molécula não polar isolada. Em outras palavras, as moléculas polares têm momentos permanentes de dipolo elétrico e as moléculas não polares. As moléculas não polares podem se tornar polares na presença de um campo elétrico externo, o que é chamado de polarização induzida.