Capacitância

Eletromagnetismo
Representação do vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética circularmente polarizada.
Eletrostática Carga elétrica Eletricidade Lei de Coulomb Campo elétrico Fluxo elétrico Lei de Gauss Potencial elétrico Potência elétrica Indução eletrostática Momento do dipolo elétrico Densidade de polarização Lei de Ohm
História História da Física
Magnetostática Lei de Ampère Corrente elétrica Campo magnético Magnetismo Magnetização Fluxo magnético Lei de Biot–Savart Momento magnético Polarização dielétrica Lei de Gauss para o magnetismo Força magnética
Eletrodinâmica Espaço livre Força de Lorentz Força eletromotriz Indução eletromagnética Lei da indução de Faraday Lei de Lenz Corrente de deslocamento Equações de Maxwell Campo eletromagnético Radiação eletromagnética Potenciais de Liénard-Wiechert Tensor de Maxwell
Circuitos elétricos Circuito elétrico Circuito RC Circuito RLC Circuito LC Frequência de ressonância Condução elétrica Resistência elétrica Capacitância Indutância Impedância elétrica Cavidade ressonante Guias de onda Fasor Capacitor
Físicos James Clerk Maxwell Heinrich Hertz Alessandro Volta Michael Faraday Charles de Coulomb Hans Christian Ørsted Nikola Tesla André-Marie Ampère Carl Friedrich Gauss Hendrik Lorentz

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Capacitância refere-se a capacidade de armazenar energia e capacitores são dispositivos feitos para armazenar energia elétrica.

Capacitância ou capacidade elétrica é a grandeza escalar determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser acumulada em si por uma determinada tensão e pela quantidade de corrente alternada que atravessa um capacitor numa determinada frequência. Sua unidade é dada em farad.

Quanto maior a carga elétrica (Q) acumulada maior a Energia potencial elétrica (Epe).

Tradicionalmente representa-se um capacitor por duas linhas perpendiculares ao sistema elétrico e com a letra C, simbolizando duas placas metálicas separadas por um dielétrico.

Portanto a capacitância corresponde à relação entre a quantidade de carga acumulada pelo corpo e o potencial elétrico que o corpo assume em consequência disso. O dispositivo mais usual para armazenar energia é o capacitor ^{(português brasileiro)} ou condensador ^{(português europeu)}. A capacitância depende da relação entre a diferença de potencial (ou tensão elétrica) existente entre as placas do capacitor e a carga elétrica nele armazenada. É calculada de acordo com a seguinte fórmula:

<math>C = \frac {Q}{V}</math>,

Onde:

• <math>C\,</math> é a capacitância, expressa em farads. Como esta unidade é relativamente grande, geralmente são utilizados os seus submúltiplos, como o microfarad, o nanofarad ou o picofarad.
• <math>Q\,</math> é a carga elétrica armazenada, medida em coulombs;
• <math>V\,</math> é a diferença de potencial (ou tensão elétrica), medida en volts.

Convém observar que a capacitância depende da geometria do condensador ^{(português europeu)} ou capacitor ^{(português brasileiro)} (de placas paralelas, cilíndrico, esférico). Para um determinado material, a capacitância dependera somente de suas dimensões: quanto maiores forem, maior será a capacitância.

A capacitância se verifica sempre que dois condutores estiverem separados por um material isolante. Assim, a capacitância depende do dielétrico que se introduza entre as duas superfícies do condensador. Quanto maior for a constante dielétrica do material não condutor introduzido, maior será a capacitância.

É possível calcular a energia potencial elétrica Epe do corpo eletrizado, que é a área do triângulo formado no gráfico cartesiano VxQ:

<math>Epe = \frac{Q.V}{2}</math> ou <math>Epe = \frac{Q.V.2}{4.\pi}</math>

Condutores Esféricos

Para condutores esféricos:

<math>C = \frac {q}{V}</math>

<math>C = \frac {q}{\frac{k.q}{r}}</math>

<math> C = \frac{r}{k}</math>,

Onde:

r = raio da esfera

k = constante eletrostática ou de Coulomb <math>k = 9.10^9</math> N.m²/s²

Potencial de Equivalência ou Equivalente (Veq)

Eletrização por contato gera um potencial de equivalência entre os corpos

A capacitancia de cada corpo não é alterada após a eletrização

Equilibrio Eletrostático:

ΣQ = ΣQa

Onde:

ΣQ: Soma das cargas antes da eletrização

ΣQa: Soma das cargas após a eletrização

Q1 + Q2 + Q3 + ... + Qn = Q1a + Q2a + Q3a + ... + Qna Q1 + Q2 + Q3 + ... + Qn = C1.Veq + C2.Veq + C3.Veq + ... + Cn.Veq Q1 + Q2 + Q3 + ... + Qn = Veq.(C1 + C2 + C3 + ... + Cn) ΣQ = Veq.ΣC <math>Veq = \frac {\sum_{i=1}^{n} {Q}}{\sum_{i=1}^{n} {C}}</math>

Carga após o contato (Qa):

Qa = C.Vep <math>Qa = C . \frac {\sum_{i=1}^{n} {Q}}{\sum_{i=1}^{n} {C}}</math>

Para esferas (X e Y) de mesmo raio:

<math>Qa = \frac {Qx + Qy}{2}</math>

Ver também

• Lei de Coulomb
• Campo elétrico
• Potencial elétrico