Física
27ª aula
Capacitores. Capacitor num circuito elétrico
Borges e Nicolau
Capacitor
É um sistema constituído de dois condutores, denominados armaduras, entre os quais existe um isolante. A função de um capacitor é armazenar carga elétrica e energia potencial elétrica.
Ao ser submetido a uma tensão elétrica U o capacitor se carrega. Uma armadura se eletriza com carga elétrica +Q e a outra ?Q. Na figura representamos o símbolo de um capacitor: dois traços paralelos e de mesmo comprimento. Destacamos também o gerador a ele ligado e as cargas elétricas que suas armaduras armazenam.
A carga elétrica Q da armadura positiva, que em módulo é igual à carga elétrica da armadura negativa é chamada carga elétrica do capacitor.
Mudando-se a tensão U aplicada ao capacitor, sua carga elétrica Q muda na mesma proporção. Isto dignifica que Q e U são grandezas diretamente proporcionais. Logo, a relação Q/U é constante para um dado capacitor. Esta relação é indicada por C e recebe o nome de capacitância eletrostática do capacitor:
x
A energia potencial elétrica armazenada por um capacitor é dada por:
Quando inserimos um capacitor num circuito ele se carrega. Normalmente, desprezamos o intervalo de tempo que o capacitor leva para se carregar, isto é, já o consideramos carregado e no trecho de circuito onde ele se situa não passa corrente elétrica contínua. Assim, uma das utilidades do capacitor é bloquear corrente contínua. Entretanto, o capacitor deixa passar corrente alternada de alta frequência e bloqueia corrente alternada de baixa frequência. Daí seu uso como seletor de frequência.
No circuito abaixo, a leitura do amperímetro ideal A1 é i = E/(r+R), de acordo com a lei de Pouillet.
A leitura do amperímetro ideal A2 é zero, considerando o capacitor plenamente carregado. A leitura do voltímetro ideal V é a tensão U no capacitor que é a mesma no resistor, com quem está ligado em paralelo.
Exercícios básicos
Exercício 1:
Resolução: clique aqui
Exercício 5:
Resolução: clique aqui
Exercícios de Revisão
Revisão/Ex 1:
(Ufla-MG)
A diferença de potencial entre as placas de um capacitor de placas paralelas de 40x?F carregado é de 40 V.
a) Qual a carga no capacitor?
b) Qual a energia armazenada?
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 2:
(PUC-CAMPINAS)
Um capacitor de capacitância 10 ?F está carregado e com uma diferença de potencial de 500 V. A energia eletrostática armazenada pelo capacitor é igual a:
a) 2,51 J
b) 2,15 J
c) 2,25 J
d) 5,21 J
e) 12,5 J
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 3:
(PUC-SP)
A carga no capacitor do circuito abaixo vale:
a) 10 ?C b) 20 ?C c) 30 ?C d) 40 ?C e) 50 ?C
Resolução: clique aqui
Revisão/Ex 4:
(UFCE)
No circuito visto na figura, a bateria é ideal e o capacitor C tem capacitância igual a 7,0 ?F. Determine a carga do capacitor C.
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Revisão/Ex 5:
(Unicamp-SP)
Dado o circuito elétrico esquematizado na figura, obtenha:
a) a carga no capacitor enquanto a chave ch estiver aberta;
b) a carga final no capacitor após o fechamento da chave.
Resolução: clique aqui
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Capacitores. Capacitor num circuito elétrico Borges e Nicolau Exercício 1:Aplica-se a um capacitor uma tensão elétrica U = 12 V.A capacitância do capacitor é C = 2,0 µF (µ = micro; 1µ = 10-6).Determine:a) a carga elétrica armazenada pelo capacitor;b)...
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Capacitores
Capacitores. Capacitor num circuito elétrico
Borges e Nicolau
Capacitor
É um sistema constituído de dois condutores, denominados armaduras, entre os quais existe um isolante. A função de um capacitor é armazenar carga elétrica e energia potencial elétrica.
Ao ser submetido a uma tensão elétrica U o capacitor se carrega. Uma armadura se eletriza com carga elétrica +Q e a outra ?Q. Na figura representamos o símbolo de um capacitor: dois traços paralelos e de mesmo comprimento. Destacamos também o gerador a ele ligado e as cargas elétricas que suas armaduras armazenam.
A carga elétrica Q da armadura positiva, que em módulo é igual à carga elétrica da armadura negativa é chamada carga elétrica do capacitor.
Mudando-se a tensão U aplicada ao capacitor, sua carga elétrica Q muda na mesma proporção. Isto dignifica que Q e U são grandezas diretamente proporcionais. Logo, a relação Q/U é constante para um dado capacitor. Esta relação é indicada por C e recebe o nome de capacitância eletrostática do capacitor:
x
C = Q/U
x
No sistema Internacional de unidades (SI) a unidade de capacitância é o coulomb/volt que é chamado farad (F).A energia potencial elétrica armazenada por um capacitor é dada por:
Epot = (Q.U)/2
x
Capacitor num circuito elétricoQuando inserimos um capacitor num circuito ele se carrega. Normalmente, desprezamos o intervalo de tempo que o capacitor leva para se carregar, isto é, já o consideramos carregado e no trecho de circuito onde ele se situa não passa corrente elétrica contínua. Assim, uma das utilidades do capacitor é bloquear corrente contínua. Entretanto, o capacitor deixa passar corrente alternada de alta frequência e bloqueia corrente alternada de baixa frequência. Daí seu uso como seletor de frequência.
No circuito abaixo, a leitura do amperímetro ideal A1 é i = E/(r+R), de acordo com a lei de Pouillet.
A leitura do amperímetro ideal A2 é zero, considerando o capacitor plenamente carregado. A leitura do voltímetro ideal V é a tensão U no capacitor que é a mesma no resistor, com quem está ligado em paralelo.
Exercícios básicos
Exercício 1:
Aplica-se a um capacitor uma tensão elétrica U = 12 V.
A capacitância do capacitor é C = 2,0 µF (µ = micro; 1µ = 10-6).
Determine:
a) a carga elétrica armazenada pelo capacitor;
b) a energia potencial elétrica armazenada.
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Exercício 2:
Exercício 2:
No circuito abaixo considere o capacitor carregado. Determine as leituras dos amperímetros e do voltímetro, considerados ideais e a carga elétrica Q armazenada pelo capacitor.
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Exercício 3:
Exercício 3:
Qual é a carga elétrica armazenada pelo capacitor ligado ao terminais de um gerador, como indica o esquema abaixo?
Dado: C = 1nF (n: nano; 1n = 10-9).
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Determine a carga elétrica e a energia potencial elétrica armazenada pelo capacitor nos circuitos abaixo:
Determine a carga elétrica e a energia potencial elétrica armazenada pelo capacitor nos circuitos abaixo:
Exercício 4:
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Exercício 5:
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Exercícios de Revisão
Revisão/Ex 1:
(Ufla-MG)
A diferença de potencial entre as placas de um capacitor de placas paralelas de 40x?F carregado é de 40 V.
a) Qual a carga no capacitor?
b) Qual a energia armazenada?
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Revisão/Ex 2:
(PUC-CAMPINAS)
Um capacitor de capacitância 10 ?F está carregado e com uma diferença de potencial de 500 V. A energia eletrostática armazenada pelo capacitor é igual a:
a) 2,51 J
b) 2,15 J
c) 2,25 J
d) 5,21 J
e) 12,5 J
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Revisão/Ex 3:
(PUC-SP)
A carga no capacitor do circuito abaixo vale:
a) 10 ?C b) 20 ?C c) 30 ?C d) 40 ?C e) 50 ?C
Revisão/Ex 4:
(UFCE)
No circuito visto na figura, a bateria é ideal e o capacitor C tem capacitância igual a 7,0 ?F. Determine a carga do capacitor C.
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Revisão/Ex 5:
(Unicamp-SP)
Dado o circuito elétrico esquematizado na figura, obtenha:
a) a carga no capacitor enquanto a chave ch estiver aberta;
b) a carga final no capacitor após o fechamento da chave.
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