Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada...
Transcript of Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada...
![Page 1: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/1.jpg)
Aula 04
![Page 2: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/2.jpg)
CapacitoresMódulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1
Capacitância
Energia armazenada em um capacitor
Capacitor Plano
Associação de Capacitores
![Page 3: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/3.jpg)
Muitas são as pesquisas relacionadas ao armazenamento de energia, para que ela seja usada da maneira certa, no momento certo e quanto tempo for preciso.
1 Capacitância
![Page 4: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/4.jpg)
Outra maneira de armazenar energia são em componentes eletrônicos chamados de capacitores (ou condensadores), mas desta vez sus carga armazenada não é capaz de dar partida em um carro.
1 Capacitância
![Page 5: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/5.jpg)
Capacitor é um componente que serve para armazenar cargas elétricas e quando solicitado (dependendo do circuito onde está) descarrega as cargas produzindo o fluxo delas.
Como o capacitor não transforma energia ele pode ser carregado e descarregado rapidamente (muitas vezes por segundo)
Representação:
1 Capacitância
![Page 6: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/6.jpg)
Aplicações de um capacitor:
1 Capacitância
![Page 7: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/7.jpg)
Onde C é a capacidade eletrostática, ou como é mais usualmente chamada de capacitância.
Capacitância: É uma grandeza escalar, que é a medida de quanta carga elétrica deve ser colocada num capacitor para que haja uma determinada diferença de potencial (ddp) no mesmo.
Q – carga elétrica (C) U – Tensão (V)
C – Capacitância (F) farad
1 Capacitância
![Page 8: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/8.jpg)
A capacitância de um capacitor é constante. Por isso um aumento de ddp gera um aumento de cargas nas placas do capacitor, tornando assim a tensão e as cargas grandezas diretamente proporcionais.
Em razão da indução eletrostática as placas se carregam positivamente de um lado e negativamente do outro.
1 Capacitância
![Page 9: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/9.jpg)
*Durante o processo de carga e descarga de umcapacitor, circula pelo circuito uma correnteelétrica quase instantânea. Após carga oudescarga não circulará uma corrente até que secarregue ou descarregue novamente o capacitor.
1 Capacitância
![Page 10: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/10.jpg)
Para se carregar um capacitor é necessário a realização de trabalho, esse trabalho se transforma em energia potencial elétrica (E
pot.),
que será armazenada no capacitor.
Sabemos que:
Q = C . U
Então essa expressão é uma equação de primeiro grau, formando uma reta.
2 Energia armazenada em um Capacitor
![Page 11: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/11.jpg)
Para calcularmos o trabalho realizado, temos:
t = q . U
Para calcularmos a energia potencial (Epot.
), calculamos por:
2 Energia armazenada em um Capacitor
![Page 12: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/12.jpg)
Ou seja, calculamos a Energia Potencial Elétricade um capacitor pela área do triângulo formadopelo gráfico:
2 Energia armazenada em um Capacitor
![Page 13: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/13.jpg)
Há também outras formas de se calcular aenergia potencial.
Sabemos que Q = C . U. Substituindo naexpressão inicial temos:
2 Energia armazenada em um Capacitor
![Page 14: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/14.jpg)
Há também outras formas de se calcular aenergia potencial.
Sabemos que U = Q / C. Substituindo naexpressão inicial temos:
Epot. = [Q . (Q / C)] / 2
Que é igual à:
2 Energia armazenada em um Capacitor
![Page 15: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/15.jpg)
O capacitor plano é constituído de duas placasparalelas de mesma área, separadas entre umacerta distância e entre elas deve haver um meioisolante.
3 Capacitor Plano
![Page 16: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/16.jpg)
Neste caso a capacitância é calculada por:
Onde:
A – área da placa (m²)
d – distância entre as placas (m)
ε – constante de permissividade*
*no ar/vácuo (8,85 x 10-12 F/m)
3 Capacitor Plano
![Page 17: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/17.jpg)
O campo elétrico gerado é uniforme:
3 Capacitor Plano
![Page 18: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/18.jpg)
Dada uma associação (interligação) de capacitores o objetivo é encontrar o capacitor equivalente, ou seja, aquele que represente todos os capacitores juntos.
Temos dois tipos de associação:
Em série
Em paralelo
4 Associação de Capacitores
![Page 19: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/19.jpg)
Associação em série:
Todos os capacitores devem estar ligados em um ramo somente, sem que haja ramificações entre eles.
4 Associação de Capacitores
![Page 20: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/20.jpg)
Associação em série:
Carregamos apenas a primeira e a última placa as outras se carregaram por indução.
4 Associação de Capacitores
![Page 21: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/21.jpg)
Associação em série:
Neste caso os capacitores tem a mesma carga (Q) em seus terminais, mas cada capacitor tem sua tensão (U).
Sabemos que U = Q / C então:
4 Associação de Capacitores
![Page 22: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/22.jpg)
Associação em série:
Para apenas dois capacitores temos:
Para capacitores iguais:
4 Associação de Capacitores
![Page 23: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/23.jpg)
Associação em paralelo:
Todas as placas carregadas positivamente serão ligadas em um fio comum e todas as placas carregadas negativamente estarão ligadas em um fio comum.
4 Associação de Capacitores
![Page 24: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/24.jpg)
Associação em paralelo:
Neste caso os capacitores estão submetidos a uma mesma tensão (U) e cada um, diferentes cargas (Q) em seus terminais.
4 Associação de Capacitores
![Page 25: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/25.jpg)
Associação em paralelo:
Assim:
Para capacitores iguais:
4 Associação de Capacitores
![Page 26: Aula 04 · Capacitores Módulo FE.04 (página 66 à 68) Apostila 1 Capacitância Energia armazenada em um capacitor Capacitor Plano Associação de Capacitores](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081522/5f026daa7e708231d404385b/html5/thumbnails/26.jpg)
Há ainda um outro tipo de associação a qual chamamos de associação mista, a qual temos capacitores ligados em série e em paralelo. Então fazemos o cálculo dos dois tipos de associação até que se encontre a capacitância equivalente.
4 Associação de Capacitores