A capacitância do capacitor

Dois condutores, isolados uns dos outros e colocados próximos, formam um condensador.

Os condutores que formam o capacitor são carregados com o mesmo tamanho e cargas diferentes.

Uma ampla aplicação na prática encontra um planoum capacitor que consiste em duas placas de metal paralelas planas separadas por uma camada dielétrica. A distância entre as placas é pequena em comparação com seu tamanho. Placas condensadoras são chamadas de placas capacitivas.

Para carregar as placas igual ao opostoencargos, você pode anexá-los aos pólos da máquina elétrica. Então, uma carga negativa passará para uma placa, enquanto a outra receberá uma carga positiva.

Você pode conectar uma das placas ao pólo da máquina,e o outro está aterrado; Então na outra placa, por indução, haverá uma carga da mesma carga e igual em carga à carga da primeira placa. Se a placa A é carregada positivamente, então a placa B é carregada negativamente por indução; A carga positiva da placa B é neutralizada por elétrons que fluíram para a placa a partir do solo, que é praticamente uma fonte inesgotável deles. Quando a carga positiva B é atraída para a placa carregada positivamente A, ela estará localizada ao longo da superfície interna da placa voltada para A.

Se a placa A é carregada negativamente, então os elétrons livres da placa B repelem a placa A e vão para o chão, a placa B é carregada positivamente.

Em ambos os casos, as cargas concentram-se apenas nas superfícies A e B voltadas uma para a outra.

A ausência de cargas nas superfícies externas dáA possibilidade de transferir completamente as cargas para o capacitor por meio dos lados externos das placas. A carga do capacitor é determinada pela carga de uma de suas placas, já que, por outro, por indução, há uma carga igual em magnitude.

Nós conectamos uma placa do condensador com uma hasteeletrômetro, e a outra placa e o corpo do eletrômetro estão aterrados. Usando uma bola de teste, vamos transferir o capacitor em série em partes iguais. Notamos que quando a carga é aumentada em 2, 3, 4 ou mais vezes, respectivamente, em 2, 3, 4 ou mais vezes, a diferença de potencial do capacitor aumenta.

Este valor, que é medido pela relação entre a carga do capacitor e a diferença de potencial de suas placas (ou placas), é a capacidade do capacitor.

Denotando-o com a letra C, podemos escrever:

C = q / (φ1 - φ2).

O campo elétrico do capacitor é praticamente concentrado entre as placas internas, de modo que os corpos circundantes não afetam a capacidade do capacitor.

Vamos realizar o experimento. Pegue um capacitor plano que consiste em duas placas de metal A e B, fixadas em isoladores.

Conectamos a placa A ao eletrômetro e a placaNo chão. Nós carregamos a placa A, o eletrômetro notará uma certa diferença nos potenciais do capacitor. Se a placa B é aproximada de A, então pode ser visto que a diferença de potencial das placas diminui.

Reduzir a diferença de potencial das placas do capacitor com uma carga inalterada indica um aumento na sua capacitância.

Assim, a capacitância de um capacitor plano será maior, menor será a distância entre as placas ou menor será a espessura do dielétrico contido entre as placas.

Deslocando a placa B em relação à placa A para cimae para baixo, vamos mudar a área das placas sobrepostas umas às outras. Ao observar as leituras do eletrômetro, pode-se estabelecer que quanto maior a área de placas sobrepostas mutuamente do capacitor, maior a capacitância. Quanto maior a área das placas do capacitor, maior a carga que pode ser concentrada nelas para uma dada igualdade potencial.

Nós vamos fazer mais uma experiência. Para fazer isso, organizamos as placas do capacitor A e B a alguma distância umas das outras e carregamos a placa A.

Observe a magnitude da diferença de potencial, quando emO papel do dielétrico é desempenhado pelo ar. Coloque agora entre as placas uma folha de vidro ou qualquer outro dielétrico; vemos que a diferença de potencial diminui com eles. Para elevá-lo ao seu nível anterior, é necessário adicionar uma carga à placa A. Segue-se que a substituição da camada de ar entre as placas do capacitor por qualquer outro dielétrico aumenta sua capacitância.

Seja C₀ a capacidade do capacitor, quando entre suas placas há um vazio ou ar, e C é sua capacitância com o uso de um dielétrico.

Dividindo C e C₀, encontramos a permissividade dielétrica do dielétrico ԑ:

ԑ = С / С₀.

Assim, quanto maior a permissividade do dielétrico, maior a capacitância elétrica do capacitor.