Artigo sobre a equação do circuito capacitor
Um capacitor possui uma capacitância específica. Se a capacitância desejada não estiver disponível, dois ou mais capacitores podem ser conectados em série para se obter a capacitância necessária. Para conectar os capacitores corretamente, é preciso ter conhecimento sobre circuitos com capacitores. 🙂
Antes de estudar o capacitor Para entender o circuito, primeiro, compreenda os seguintes símbolos. As duas linhas verticais no símbolo do capacitor representam dois condutores em capacitores de placas paralelas. No símbolo da bateria, uma linha vertical mais longa representa um potencial alto (+) e uma linha vertical mais curta representa um potencial baixo (-). A linha horizontal, tanto no símbolo do capacitor quanto no da bateria, representa o cabo.
Circuito em série
Dois capacitores conectados como na figura à esquerda são chamados de capacitores conectados em série. A figura à direita mostra um capacitor equivalente, que possui capacitância equivalente à dos dois capacitores em série.
Inicialmente, os dois capacitores não possuíam carga elétrica. Após serem conectados à bateria, a placa do capacitor C1 , conectada ao polo positivo da bateria, fica carregada positivamente. Isso ocorre porque os elétrons se movem para fora dessa placa, enquanto a placa inferior do capacitor C2 , conectada ao polo negativo da bateria, fica carregada negativamente, pois recebe elétrons. Os elétrons, carregados negativamente, movem-se atraídos pelo polo positivo da bateria, que também está carregado positivamente.
Em seguida, esses elétrons são repelidos pela carga negativa do polo negativo da bateria, em direção à parte inferior do capacitor C2 . A placa do capacitor C1, carregada positivamente, atrai os elétrons da parte superior do capacitor C2, fazendo com que se movam em direção à parte inferior do capacitor C1 . Como resultado, a placa do capacitor C1 fica carregada negativamente e a placa do capacitor C2 fica carregada positivamente.
A carga negativa que sai da parte superior do capacitor C1 é igual à carga negativa que entra na parte inferior do capacitor C2 . E a placa do capacitor C1 adquire uma carga positiva igual à carga negativa que sai dela. Portanto, a carga negativa na placa inferior do capacitor C1 é igual à carga positiva na placa do capacitor C2 . Assim, cada placa condutora tem a mesma quantidade de carga, mas o sinal é diferente, sendo que a parte superior do capacitor C1 fica carregada com +Q.
A parte inferior do capacitor C1 está carregado com -Q, o topo do capacitor C2 está carregado com +Q, e a parte inferior do capacitor C2 está carregado com -Q. Em um circuito em série, a quantidade de carga elétrica no capacitor C é dada por -Q.1 (Q1) = a quantidade de carga elétrica no capacitor C2 (Q2) = Q.
E quanto ao potencial elétrico? Em um circuito em série, o potencial elétrico do capacitor equivalente é igual ao potencial elétrico de cada capacitor, V = V.1 + V2O potencial elétrico do capacitor C1 é V1 = Q/C1, o potencial elétrico do capacitor C2 é V2 = Q/C2, e o potencial elétrico do capacitor é V = Q/C.
V = V 1 + V 2
Q/C = Q/C 1 + Q/C 2
Q/C = Q (1/C 1 + 1/C 2 )
1/C = 1/C 1 + 1/C 2
Se houver três capacitores conectados em série, a fórmula acima se altera para:
1/C = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3
Se houver quatro capacitores, adiciona-se 1/C₄ . Da mesma forma, se houver cinco capacitores e assim por diante. Esta é a fórmula para determinar a capacitância do capacitor equivalente para capacitores conectados em série.
Suponha que C1 seja igual a 2 e C2 seja igual a 1, então a capacitância do capacitor de substituição é:
1/C = 1/C 1 + 1/C 2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Com base nesse cálculo, conclui-se que a capacitância do capacitor de substituição é menor que a capacitância de cada capacitor conectado em série.
Circuito paralelo
Dois capacitores conectados como na figura à esquerda são chamados de capacitores conectados em paralelo. A figura à direita mostra o capacitor de substituição, que possui capacitância igual à dos dois capacitores conectados em paralelo.
As placas dos capacitores C1 e C2 estão conectadas ao polo positivo da bateria, de modo que essas duas placas possuem um alto potencial elétrico. Já as placas inferiores dos capacitores C1 e C2 estão conectadas ao polo negativo da bateria, de modo que essas duas placas também possuem um baixo potencial elétrico. Portanto, pode-se concluir que cada capacitor conectado em paralelo apresenta uma diferença de potencial igual à diferença de potencial da bateria (V1 = V2 = V).
Quando dois capacitores, conectados em paralelo, são ligados à bateria, o polo positivo da bateria atrai os elétrons para a placa superior. Enquanto isso, o polo negativo da bateria repele os elétrons para a placa inferior, fazendo com que os elétrons se movam de cima para baixo. As duas placas perdem elétrons, ficando carregadas positivamente, e as duas placas inferiores recebem elétrons, ficando carregadas negativamente. O movimento dos elétrons cessa quando a diferença de potencial entre as duas placas condutoras se iguala à diferença de potencial da bateria.
A parte superior do capacitor C1 e a parte inferior do capacitor C1 armazenam a mesma carga elétrica, mas têm sinais opostos. Da mesma forma, a parte superior do capacitor C2 e a parte inferior do capacitor C2 Armazenam a mesma carga elétrica, mas com sinais opostos. Se a carga elétrica for armazenada no capacitor C1 é Q1 e a carga elétrica é armazenada no capacitor C.2 é o segundo trimestre, Então, a quantidade de carga elétrica armazenada em ambos os capacitores conectados em paralelo é Q = Q.1 + Q2Portanto, a carga elétrica total nos capacitores conectados em paralelo é igual à quantidade de carga em cada capacitor.
A carga elétrica em cada capacitor conectado em paralelo é calculada pelas equações Q₁ = C₁ΔV e Q₂ = C₂ΔV , enquanto a carga elétrica no capacitor de substituição é calculada pela equação Q = CΔV. Onde Q é a carga elétrica, C é a capacitância e ΔV é a diferença de potencial elétrico. A equação Q = Q₁ + Q₂ é reformulada substituindo-se Q por:
Q = Q 1 + Q 2
C ΔV = C 1 ΔV + C 2 ΔV
C ΔV = ΔV (C 1 + C 2 )
C = C 1 + C 2
A diferença de potencial ΔV é igual, portanto é eliminada da equação.
Se houver três capacitores conectados em paralelo, a fórmula acima se altera para:
C = C 1 + C 2 + C 3
Se houver quatro capacitores, adiciona-se C4. Da mesma forma, se houver cinco capacitores e assim por diante. Esta é a fórmula para determinar a capacitância de um capacitor de substituição para capacitores conectados em paralelo.
Se C1 for igual a 2 e C2 for igual a 1, então a capacitância do capacitor de substituição será:
C = C 1 + C 2 = 2 + 1 = 3
Com base nesse cálculo, conclui-se que a capacitância do capacitor de substituição é maior que a capacitância de cada capacitor conectado em paralelo.
