Capacitores E Indutores

CAPACITORES E INDUTORES

 INTRODUÇÃO

Os resistores são elementos que apresentam resistência à passagem de eletricidade. Podem ter uma resistência fixa ou variável. A resistência elétrica é medida em ohms. Chama-se de Resistência a oposição à passagem de corrente elétrica. Quanto maior a resistência, menor é a corrente elétrica que passa num condutor. Já os capacitores e os indutores são elementos de um circuito onde se pode armazenar carga elétrica e conseqüentemente energia em forma de campo elétrico. Um indutor pode armazenar energia no seu campo magnético e tende a resistir a qualquer mudança na quantidade de corrente que flui através dele.

 CAPACITORES

O capacitor é um componente constituído por dois condutores separados por um isolante. Os condutores são chamados de armaduras (ou placas) do capacitor e o isolante é o dielétrico do capacitor. Costuma-se dar nome a esses aparelhos de acordo com a forma de suas armaduras. Assim temos capacitor plano (Fig-1), capacitor cilíndrico (Fig-2), capacitor esférico etc. O dielétrico pode ser um isolante qualquer como o vidro, a parafina, o papel e muitas vezes é o próprio ar. Nos diagramas esquemáticos dos circuitos elétricos o capacitor é representado conforme mostrado na Fig-3.

Um capacitor é um componente que apresenta uma característica elétrica dominante simples, elementar, que é a apresentação de uma proporcionalidade entre corrente entre seus terminais e a variação da diferença de potencial elétrico nos terminais. Ou seja, esta característica elétrica dominante é a capacitância.

Um capacitor é o componente eletrônico que armazena energia sob a forma de campo elétrico.

O princípio de funcionamento do capacitor é o fato de que ocorre uma diminuição no potencial de um condutor quando dele é aproximado outro condutor neutro ou com carga de sinal oposto. Como a carga do condutor não se modificou, a diminuição do potencial se deve a um aumento da capacitância.

 Capacitância Elétrica de um Condutor

É um valor característico de um dado corpo e avaliado pela razão entre seu potencial e sua carga. É constante em cada meio onde o corpo for colocado.

Unidade SI: Farad (F)

Embora o meio natural de exprimir a capacitância devesse ser Coulomb por volt, ela é na prática expressa em Farads (F). Sendo um Farad igual à capacitância elétrica de um condutor que com carga de 1 Coulomb é carregado até à tensão de 1 Volt.

A capacitância elétrica de um condutor:

→ independe da carga do condutor;

→ independe do potencial elétrico do condutor;

→ depende da forma geométrica do condutor, de suas dimensões e da natureza do isolante que envolve o condutor.

 Capacitor Plano

A capacitância de um capacitor de placas planas e paralelas de área útil A, separadas pela distância d, e que tem como dielétrico uma substância de permeabilidade elétrica ε é dada por:

Carga do capacitor: Q = |QA| = |QB|

Tensão entre as armaduras: V = VA – VB

A capacitância de um capacitor plano é diretamente proporcional à área das placas e inversamente proporcional a espessura do dielétrico (distância entre as placas). A capacitância de um capacitor também pode ser definida como a quantidade de cargas elétricas que é necessário transportar de uma placa para outra para criar uma diferença de potencial de um volt entre as placas.

 Energia Armazenada num Capacitor

 Carga Elétrica num Capacitor

Antes de aplicar ao capacitor uma tensão elétrica, ambas as placas apresentam uma mesma quantidade de cargas elétricas positivas e negativas. Ao aplicar uma tensão contínua, uma das placas do capacitor estará ligada ao pólo positivo e a outra ao pólo negativo. Como diferença de potencial é sinônimo de quantidade de cargas desiguais de elétrons, no instante da ligação os elétrons devem ir ao sentido da placa negativa, e uma mesma quantidade de elétrons deve sair da placa positiva. Como existe uma camada isolante entre as placas condutoras não é possível a formação de um circuito fechado, isto é, os elétrons não podem atravessar o capacitor. Portanto os elétrons que chegam a uma das placas não são os mesmos que saem da outra.

Uma corrente na qual acontece apenas um deslocamento de elétrons, denomina-se corrente de carga ou corrente de deslocamento. A corrente de carga flui apenas brevemente, isto é, apenas enquanto os elétrons forem deslocados. Quando a carga estiver terminada, o capacitor tem a mesma tensão nos terminais que a rede. Esta tensão também permanece quando a tensão de rede aplicada é desligada.

a: Tensão contínua.

b: Capacitor.

Entre as placas existe um estado que é designado como campo elétrico. A carga

elétrica Q é diretamente proporcional à corrente de carga I e ao tempo de carga t.

 Constante Dielétrica

Por definição, a constante dielétrica K de uma substância é a razão entre a capacitância de um capacitor CK cujo dielétrico é constituído pela substância considerada, e a capacitância de um capacitor CO cujo dielétrico é o ar.

 Rigidez Dielétrica

A tensão máxima que se pode aplicar ao dielétrico é conhecida como tensão de prova, de ensaio ou disruptiva. A rigidez dielétrica expressa a máxima tensão que uma placa isolante de 1 mm de espessura pode suportar, sem provocar a descarga destrutiva.

A tabela a seguir dá os valores de K e da rigidez dielétrica para as substâncias usuais.