Carga e descarga em capacitores - circuitos rc

Capacitor básico e capacitância | Topo | Fim |

O capacitor mais simples e mais fácil de estudar, que será denominado capacitor básico, é dado na Figura 01: duas placas metálicas retangulares planas e paralelas, de espessura desprezível, de dimensões a e b, separadas de uma distância d. | Fig 01 |
A igualdade fundamental do capacitor (para qualquer forma geométrica. Não somente o básico mencionado) é a proporcionalidade entre a carga elétrica armazenada q e a tensão aplicada V:

q = C V #A.1#.

A constante de proporcionalidade C é denominada capacitância do capacitor.

No Sistema Internacional, a unidade de carga elétrica é o coulomb (C) e a de tensão elétrica, o volt (V).

Portanto, a unidade de capacitância é o coulomb por volt (C/V), que é denominada farad (F). O farad é uma unidade muito grande para a maioria dos valores usuais e quase sempre são usados os submúltiplos microfarad (µF), nanofarad (nF) e picofarad (pF).

Pode ser demonstrado que a energia armazenada no capacitor é dada por

W = (1/2) C V2 #B.1#. Onde W é a energia em joules.

De acordo com fórmulas da eletricidade, para o capacitor básico da Figura 01 e no vácuo, a capacitância é dada por: C = ε0 | a b | #C.1# | | d | |

Onde ε0 é a constante de permissividade (ou constante elétrica) do vácuo e os demais fatores conforme figura.

Desde que ε0 é uma constante, a capacitância depende apenas das dimensões geométricas, isto é, da área das placas (produto a b) e da distância d entre elas. | Fig 02 |
No lugar do vácuo, um material isolante elétrico pode preencher o espaço entre placas conforme Figura 02.

No caso de capacitores, esse material é denominado dielétrico.

O físico Michael Faraday verificou que a capacitância aumenta e, para o capacitor básico, é dada por:

C = k ε0 | a b | #C.1# | | d | |

Ou seja, é a igualdade anterior multiplicada por um fator k.

Foi verificado na prática que o fator k não depende da forma geométrica do capacitor.