[Música] Olá pessoal aqui quem fala é o professor Rafael sejam bem-vindos a mais uma aula de física antes da gente começar não se esqueça de se inscrever aqui no canal e de ativar o Sininho de notificações [Música] beleza primeiramente Vamos começar com a definição de capacitor galera capacitor é um positivo que é usado para armazenar cargas elétricas Essa é a principal função dele Geralmente os capacitores são feitos de uma e que a gente chama de Armadura é uma coisa que envolve Ele tá é de material condutor e entre essas armaduras a gente tem algum material
que é bastante isolante que a gente chama de dielétrico a principal utilidade dos capacitores é poder segurar cargas elétricas para que elas sejam liberadas em o momento posterior nos circuitos elétricos um exemplo de aplicação são os flashes presentes nas câmeras fotográficas nelas a gente precisa de uma liberação muito grande de corrente elétrica eem um instante de tempo muito pequeno por isso são utilizados os capacitores eles armazenam aquela carga depois liberam ela de uma vez aquele material chamado ded elétrico que é colocado entre as placas do capacitor pode ser feito de papel pode ser feito de
óleo pode ser feito de vários materiais o que muda nesse caso é a capacidade dele de dificultar a passagem de cargas de um lado para o outro de um terminal para o outro capacitor quanto melhor ele for nisso em dificultar a passagem de cargas maior vai ser a capacidade desse dispositivo o capacitor de armazenar cargas elétricas Existe uma grande variedade de capacitores de diferentes formatos e de diferentes capacidades de armazenamento de carga no entanto no ensino médio o que a gente mais vê é o capacitor de placas paralelas como o nome diz ele tem duas
placas condutoras e entre ele pode ser vácuo ou pode ter um material dielétrico O que torna um dielétrico melhor do que o outro para o funcionamento do capacitor é a capacidade desse dielétrico se polarizar na presença de um campo elétrico externo quando o capacitor tá carregado as suas armaduras ficam com cargas Opostas de um lado positivo e do outro lado negativo dessa forma a gente tem a formação de um campo elétrico passando permeando aquele di elétrico no caso desse campo elétrico ele vai sair das cargas positivas em direção às cargas negativas acontece que lá dentro
do dielétrico as moléculas que estão ali presentes elas tendem a responder de forma contrária criando um campo elétrico na mesma direção porém no sentido oposto ao campo elétrico externo isso faz com que o capacitor seja capaz de segurar mais cargas elétricas ainda então a chave para um capacitor conseguir segurar muita carga elétrica é que o dielétrico que tá inserido entre as suas placas tem uma grande capacidade de se polarizar na presença de um campo elétrico externo Ok então vamos falar sobre o parâmetro mais importante dos capacitores a capacitância o que que é capacitância capacitância é
a quantidade de carga elétrica que você consegue armazenar em um capacitor para determinada tensão elétrica que você aplica Então vamos supor que um capacitor tenha eh um valor de capacitância igual a 1 FAD ISO significa que você consegue armazenar até 1 coulumb de carga ao aplicar uma tensão elétrica de 1 V entre as armaduras do capacitor quanto maior é a capacitância mais carga eu consigo armazenar com uma menor diferença de potencial Tecnicamente a unidade de medida de capacitância é coulombs por volt no entanto a gente chama essa unidade aí de FAD um Fade equivale a
1 coul por V Agora vamos pra fórmula que pode ser usada para calcular a capacitância essa fórmula diz pra gente que C que é a capacitância é é igual a carga elétrica armazenada no capacitor dividido por U que é a tensão elétrica que você tá aplicando sobre ele em volts acontece que um FAD é uma quantidade muito grande de capacitância a maioria dos capacitores que a gente vê aí no dia a dia são eh capacitores cuja capacitância são submúltiplos dessa unidade porque como eu disse um Fade é muita coisa então a gente costuma encontrar capacitores
da ordem de milifarad que é 10 a-3 microfarad 10 a-6 FAD e nanofarad que é 10 a-9 e até mesmo picofarad 10 a- 12 isso vai de acordo com a aplicação que é desejada para esse capacitor agora que a gente já viu as características gerais dos capacitores vamos falar sobre o capacitor de placas paralelas primeiramente é importante saber que a capacitância desse dispositivo Depende das características geométricas dele ou seja das dimensões o tamanho da área das Placas a distância entre as placas por exemplo tá a fórmula que a gente utiliza para calcular a capacitância do
capacitor de placas paralelas exclusivamente é essa aí que você está vendo agora capacitância é igual a k x y0 xes a área dividido por D Esse y0 é o que a gente chama de constante elétrica do vácuo e ela tem um valor definido esse k que você tá vendo aí multiplicando ela Depende de qual de elétrico está sendo usado naquele capacitor é o que a gente chama de constante capa o a é a Área das placas e o d é a distância entre elas Vale ressaltar que quando o capacitor não tiver nada entre as placas
dele ou seja no caso em que as placas TM vácuo entre elas a capacitância pode ser calculada simplesmente como y0 x a dividido por D aquela constante k vai ser igual a um no caso do vácuo Quando a gente tiver outros materiais inseridos entre as placas aí a gente bota o o valor da Constante k e aí nós temos a fórmula c = k x y0 multiplicado por a dividido por D Beleza outro parâmetro importante com relação aos capacitores é saber determinar Qual é a quantidade de energia armazenada por Ele para isso a gente pode
utilizar por exemplo um gráfico que relaciona a carga com a diferença de potencial que é aplicada no capacitor nesse caso aí você iria observar uma reta ascendente indicando que quanto mais cargas você quiser armazenar no capacitor maior é a tensão elétrica que você deve aplicar nos terminais dele para você achar qual energia tá armazenada no capacitor basta você calcular a área abaixo dessa curva Então nesse caso que você tá observando aí trata--se de um triângulo a gente pode calcular a área como sendo a base vezes a altura multiplicado por dois como a base se trata
do U da diferença de potencial e a altura e a carga fica q x u dividido por 2 e essa é a primeira forma de você calcular a quantidade de energia que é armazenada no capacitor carga vezes tensão elétrica sobre do agora se você se lembrar da primeira fórmula de capacitância que a gente falou aqui nesse vídeo que a capacitância é igual a q sobre u você pode brincar com as unidades e substituir isso dentro da fórmula da energia dessa maneira você encontra além dessa que você viu mais duas formas de calcular a energia armazenada
beleza OK então pessoal agora que a gente já sabe um pouco sobre a teoria dos capacitores Que tal a gente fazer um exercício para aquecer os motores vamos lá nosso exercício é o seguinte determine qual é a tensão que precisa ser estabelecida entre os terminais de um capacitor de 0,2 microf para que dois nanocoulombs de carga elétrica sejam armazenados entre suas armaduras Ok primeira coisa que você deve lembrar aí é a fórmula que a gente utiliza para calcular a capacitância de qualquer capacitor mesmo que não se trate de um capacitor de placas paralelas essa fórmula
diz pra gente que a capacitância é igual a q so U beleza como nós queremos descobrir qual é a tensão elétrica nós vamos utilizar a fórmula c = q so u e nós vamos inverter os termos c e u o u passa pro outro lado da equação para cima e o c faz a mesma coisa passando para baixo no lugar da carga vamos substituir 2 nanoc equivale a 2 x 10 a- 9 no lugar da capacitância 0,2 microfarad como o micro vale 10 a-6 nós temos essa divisão aí ó 2 x 10 a-9 di 0,2
x 10 a-6 Primeiro passo é você trabalhar com os expoentes como nós temos uma divisão nós vamos subtraí-los então nós teríamos -9 - -6 menos com menos a gente soma então fica -9 + 6 e isso dá um resultado no expoente de 10 a -3 depois basta dividir os números 2 di por 0,2 dá 10 portanto a nossa resposta é 10 x 10 a- 3 V ou 10 MV e tá resolvido o exercício Agora vamos fazer um outro exercício determine qual é a quantidade de energia acumulada no capacitor citado no exercício anterior então com base
nos dados do exercício passado nós vamos responder esse aí ele quer que a gente calcule a quantidade de energia para calcular a energia nós podemos utilizar aquela fórmula que fala que energia é igual a q x u dividido por do no entanto Nós não sabemos Qual é a carga armazenada nesse capacitor por isso eu vou brincar com as unidades no lugar da carga eu vou substituir por C x u com base naquela a c x u qu Dio 2 agora a gente vai substituir os valores que foram dados no exercício na fórmula essa fórmul Zinha
fala pra gente que o e da energia é igual a c x u qu dividido por 2 no lugar do c a gente coloca 0,2 x 10 a -6 no lugar do U nós vamos colocar 10 x 10 a - 3 Lembrando que isso aí é elevado a quadrado tudo isso dividido por 2 em seguida nós vamos elevar o 10 x 10 a- 3 qu obtendo 100 x 10 a-6 agora a gente multiplica 0,2 com 100 dá 20 como nós temos uma multiplicação nós vamos somar os expoentes então nós temos 10 a - 6 com
10 a- 6 isso dá 10 a - 12 como tudo isso aí tá sendo dividido por 2 isso resulta em 10 x 10 a - 12 j e essa é a quantidade de energia que está armazenada nesse capacitor Então é isso pessoal Essa foi a nossa aula de física de hoje eu espero que vocês tenham gostado e que tenham aprendido um pouco mais sobre capacitores se você ficou com alguma dúvida acesse o link na descrição do vídeo se quiser saber mais alguma coisa sobre o assunto deixa seu comentário aí e não esqueça de nos seguir
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