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By Lucien Silvano Alhanati

Física

Eletricidade ELE

Capacidade elétrica ELE12

Capacidade elétrica ELE1201

 O que é capacidade elétrica de um condutor? ELE120101

Quando carregamos um condutor com uma carga Q ele adquire um potencial elétrico V.
A alteração da carga acarreta uma alteração do potencial, de tal maneira que, a razão entre a carga e o potencial seja constante.

Capacidade elétrica C é a razão constante entre a carga Q e o potencial V do condutor.

C = Q / V

A capacidade elétrica de um condutor é uma grandeza que só depende da sua forma e dimensões e da natureza do meio onde está inserido.

Qual é o valor da capacidade de um condutor esférico? ELE120102

Um condutor esférico de raio R que ao receber uma carga Q adquire um potencial elétrico V, como mostra a figura.

Qual é a unidade SI de capacidade elétrica? ELE120103

A unidade SI de capacidade elétrica é 1 farad >>> 1F
Como C = Q / V então 1F = 1C / 1V.

1F = 1C / 1V

1 farad é a capacidade de um condutor que carregado com a carga de 1 coulomb adquire o potencial de 1 volt.

A unidade de 1F é muito grande e por este motivo são usadas na prática as unidades:
1mF = 10 -3F      1mF = 10-6F     1nF = 10-9F       1pF = 10-12F

Exemplificando:
Cálculo do raio de um condutor esférico cuja capacidade é de 1F no vácuo.
No condutor esférico   C = R / K >>> R = C.K
Sabendo que para o vácuo K = 9 x 109 unidades SI  >>> R = 1 x 9 x 109m

R = 9 x 109m   >>>  R = 9 x 106km

Comparando:
O planeta Terra tem um raio que vale aproximadamente RT = 3,6 x 103km. 
O condutor esférico que no vácuo tem a capacidade de 1F  tem:
um raio 2.500 vezes maior que o da Terra e 
um volume 15.000.000.000 vezes maior que o da Terra

Como calcular a energia elétrica armazenada por um condutor carregado? ELE120104

Consideremos um condutor de capacidade C que ao ser carregado com uma carga elétrica Q adquire um potencial V.
Sendo C = Q/V então V = C/Q, sendo C constante o gráfico V x Q é linear como mostra a figura.

A energia gasta para levar uma carga infinitesimal dQ do potencial zero (terra) para o condutor com potencial V é dW = V.dQ avaliado pela área da faixa amarela do gráfico. Esta energia dW fica armazenada no condutor.
Quando carregamos o condutor desde zero até Q a energia gasta W e portanto a energia armazenada é a soma (integral) das energias dW, que também pode ser avaliada pela área do triângulo amarelo da figura.


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