Organizado Prévio 4: Eletrodinâmica - Capacitores
Carlos Alberto dos Santos, Eliabe Maxsuel de Aquino, Geovani Ferreira Barbosa
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
Capacitores
Vejamos agora o que acontece se em vez de uma resistência, tivermos um capacitor ligado à bateria. Duas placas metálicas separadas por uma pequena distância constitui um capacitor, definido por sua ca pacitância.
Nos desenhos dos circuitos elétricos, o capacitor é represen tado por este símbolo.
Existem duas propriedades geométricas e uma proprie- dade química que definem a funcionalidade de um capacitor. As propriedades geométricas são a área das placas e a dis tância entre elas. A propriedade química é o tipo de material que está entre as placas. Esse material tem que ser um iso lante, ou como se diz atualmente, um dielétrico, e é caracteri zado pela sua constante dielétrica, k. No vácuo, k=1.
Para um capacitor funcionar bem, a distância entre as placas tem que ser muito menor do que as dimensões lineares das placas. É por isso que no início desta seção foi dito que um capacitor é constituído por duas placas metálicas separa das por uma pequena distância.
Portanto, a mudança do material entre as placas altera o funcionamento do capacitor. A mesma coisa acontece com a variação da área das placas.
Em muitas aplicações, como no caso dos antigos rádios, a sintonia pode ser feita com a construção de capacito res nos quais a capacitância pode ser variada pela variação das áreas de suas placas.
Nos capacitores variáveis, uma das placas é fixa, enquanto as outras são móveis. Alterando a posição dessas placas móveis, obtém-se capacitores com propriedades diferentes.
Temos aqui diferentes modelos de capacitores modernos.
É importante chamar a atenção para o fato de que na tecnologia contemporânea, onde predominam os circuitos integrados, os capacitores são invisíveis a olho nu.
Em muitos circuitos elétricos temos necessidade de ligar capacitores em série e em paralelo, como no caso dos resistores. Na figura à esquerda temos três capacitores ligados em série a uma bateria, enquanto à direita temos dois capacitores ligados em paralelo. A figura sugere que algumas placas ficam com cargas negativas, enquanto outras ficam com cargas positivas. Essa é uma das finalidades dos capacitores: acumular cargas em suas placas. Vejamos como isso ocorre.
Podemos analisar esta situação, no caso da associação em série, a partir do polo negativo ou do polo positivo da bateria. O resultado é o mesmo. Vamos analisar a partir do polo negativo. Quando a bateria é ligada, o polo negativo tende a expulsar os elétrons que estão próximos, do mesmo modo como discu tirmos acima para o surgimento da corrente elétrica. Esta mensagem de expul são é transferida de elétron a elétron, até que chega à primeira placa do capacitor C3. Os elétrons que chegam àquela placa não podem ir adiante, porque logo depois existe o dielétrico, ou seja um material isolante que não permite o movi mento de elétrons em seu interior. É por isso que há o acúmulo de elétrons nessa primeira placa. No entanto, esses elétrons criam um campo elétrico que produz a expulsão dos elétrons na placa seguinte. Esses elétrons acumulam-se na placa do capacitor C2, e o processo se repete até chegar no capacitor C1. Os elétrons expulsos da segunda placa de C1 expulsam os elétrons seguintes até que a mesma quantidade de elétrons expulsos do polo negativo da bateria chega ao polo positivo.
Preste atenção: eu disse que a mesma quantidade de elétrons expulsos pelo polo negativo chega ao polo positivo. Ou seja, os elétrons que chegam ao polo positivo não são os mesmos que saem do polo negativo. Apenas a quanti dade é a mesma. Isto significa que a quantidade de carga em um circuito elétrico se conserva.