O que é Capacitância? — Física

Definição 27.12 Física universitária — 1.º ano · Capítulo 27 — Potencial elétrico; condutores e capacitores

Um condutor isolado ao potencial $V$ leva uma carga $Q$ proporcional a $V$ : $Q = CV$ , sendo $C$ a sua capacitância (farad, $\mathrm{F}$ ); para uma esfera $C = 4\pi\varepsilon_0R$ . Um capacitor é um par de condutores (as placas) que levam cargas opostas $\pm Q$ e ficam frente a frente, de modo que o campo fica confinado entre eles; a sua capacitância vale $C = Q/U$ , sendo $U = V_1 - V_2$ a tensão entre as placas. O símbolo e a lei de circuito $i = C\,\dd u/\dd t$ foram usados no Capítulo 7.

Capacitores plano, esférico e com dielétrico. O campo (em laranja) fica confinado entre as placas, a não ser pelo efeito de borda nas extremidades, desprezado quando d é pequeno; a energia 1/2 _0E2 por unidade de volume mora nesse campo. — Capacitores plano, esférico e com dielétrico. O campo (em laranja) fica confinado entre as placas, a não ser pelo efeito de borda nas extremidades, desprezado quando $d$ é pequeno; a energia $\tfrac12\varepsilon_0E^2$ por unidade de volume mora nesse campo.

Exemplos

Exemplo 27.15 (Três capacitores e as suas energias)

Um metro quadrado de par de folhas metálicas a $1\,\mathrm{mm}$ : $C = 8.85 \times 10^{-12}/ 10^{-3} = 8.9\,\mathrm{nF}$ — o farad é uma unidade enorme. Os $150\,\text{µ}\mathrm{F}$ de um desfibrilador a $2\,\mathrm{kV}$ : $300\,\mathrm{J}$ , entregues em milissegundos. Um supercapacitor de $3000\,\mathrm{F}$ a $2.7\,\mathrm{V}$ : $11\,\mathrm{kJ}$ numa lata do tamanho de uma garrafa de refrigerante — a sua capacitância vem de um espaçamento molecular $d$ e de um $S$ poroso enorme. A densidade de energia de um campo na ruptura do ar, $\tfrac12\varepsilon_0(3 \times 10^6)^2 = 40\,\mathrm{J}/\mathrm{m}^{3}$ , é a razão de os capacitores armazenarem tão pouco em comparação com as baterias.

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Exemplos

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