Um capacitor possui uma capacitância específica. Se a capacitância necessária não estiver disponível, dois ou mais capacitores podem ser conectados para atingir a capacitância desejada. Para conectar capacitores corretamente, é essencial um conhecimento profundo de circuitos com capacitores.
Antes de estudar circuitos com capacitores, primeiro entenda os símbolos.
A seguir. As duas linhas verticais no símbolo do capacitor representam os dois condutores em um capacitor de placas paralelas. No símbolo da bateria, a linha vertical mais longa representa o potencial alto (+) e a linha vertical mais curta representa o potencial baixo (-). As linhas horizontais em ambos os símbolos, capacitor e bateria, representam os fios.
Circuito em Série
Dois capacitores conectados como mostrado à esquerda são chamados de capacitores em série. A imagem à direita mostra um capacitor de substituição com capacitância igual à dos dois capacitores conectados em série.
Inicialmente, ambos os capacitores estão descarregados. Após serem conectados à bateria, a placa superior do capacitor C1 que está conectado ao polo positivo da bateria fica carregado positivamente porque os elétrons se movem para fora dele e para a placa inferior do capacitor C.2 O capacitor conectado ao terminal negativo da bateria fica carregado negativamente devido aos elétrons que recebe. Os elétrons, carregados negativamente, movem-se porque são atraídos pelo terminal positivo da bateria, que está carregado positivamente. Esses elétrons são então repelidos pelo terminal negativo da bateria em direção à placa inferior do capacitor C.2Placa superior do capacitor C1 A placa carregada positivamente atrai elétrons da placa superior do capacitor C.2 de modo que os elétrons se movam em direção à placa inferior do capacitor C.1Consequentemente, a placa inferior do capacitor C1 A placa superior do capacitor C fica carregada negativamente e a placa C fica carregada negativamente.2 tornar-se positivamente carregado.
Carga negativa saindo da placa superior do capacitor C1 a mesma quantidade que a carga negativa que entra na placa inferior do capacitor C2 e a placa superior do capacitor C1 adquire uma carga positiva de magnitude igual à carga negativa que sai dela. Da mesma forma, a carga negativa na placa inferior do capacitor C1 é a mesma que a carga positiva na placa superior do capacitor C.2Assim, cada placa condutora tem a mesma quantidade de carga, mas o sinal é diferente, sendo que a placa superior do capacitor C tem a mesma carga.1 Carregada com +Q, a placa inferior do capacitor C1 Carregada com -Q, a placa superior do capacitor C2 carregada com +Q e a placa inferior do capacitor C2 carregado -Q. Em um circuito em série, a quantidade de carga elétrica no capacitor C1 (Q1) = quantidade carga elétrica no capacitor C2 (Q2) = Q.
E quanto ao potencial elétrico? Em um circuito em série, o potencial elétrico no capacitor de substituição é o mesmo que o potencial elétrico em cada capacitor, V = V.1 + V2. Potencial elétrico no capacitor C1 é V1 = Q/C1, o potencial elétrico no capacitor C2 é V2 = Q/C2 e o potencial elétrico no capacitor de substituição é V = Q/C.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Q/C2
Q/C = Q (1/C1 + 1/C2)
1/C = 1/C1 + 1/C2
Se houver três capacitores conectados em série, a fórmula acima se altera para:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Se houver quatro capacitores, adicione 1/C.4Da mesma forma, se houver cinco capacitores, e assim por diante. Esta é a fórmula para determinar a capacitância do capacitor de substituição para capacitores conectados em série.
Suponha que C1 é 2 e C2 Se λ for 1, então a capacitância do capacitor de substituição é:
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 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 mostrado à esquerda são chamados de capacitores em paralelo. A imagem à direita mostra um capacitor equivalente com capacitância igual à dos dois capacitores conectados em paralelo.
Placa superior do capacitor C1 e C2 conectada ao polo positivo da bateria, de modo que essas duas placas tenham um alto potencial elétrico. Enquanto isso, a placa inferior do capacitor C1 e C2 conectado ao polo negativo da bateria, de modo que essas duas placas também tenham baixo potencial elétrico. Portanto, pode-se concluir que cada capacitor conectado em paralelo tem a mesma diferença de potencial que a diferença de potencial da bateria (V).1 = V2 = V).
Quando dois capacitores em paralelo são conectados a uma bateria, o polo positivo da bateria atrai elétrons para a placa superior, enquanto o polo negativo da bateria repele elétrons para a placa inferior, fazendo com que os elétrons se movam da placa superior para a placa inferior. As duas placas superiores perdem elétrons, ficando carregadas positivamente, e as duas placas inferiores ganham elétrons, ficando carregadas negativamente. A transferência de elétrons cessa quando a diferença de potencial entre as duas placas condutoras se iguala à diferença de potencial da bateria.
Placa superior do capacitor C1 e a placa inferior do capacitor C1 As placas superior e inferior do capacitor C possuem a mesma carga elétrica, mas sinais opostos. Da mesma forma, a placa superior do capacitor C...2 e a placa inferior do capacitor C2 O capacitor armazena uma carga elétrica de mesma magnitude, mas com sinais opostos. Se a carga elétrica armazenada no capacitor C1 é Q1 e a carga elétrica armazenada no capacitor C2 é Q2 Então, a quantidade de carga elétrica armazenada nos dois capacitores conectados em paralelo é Q = Q.1 + Q2Portanto, a carga elétrica total em capacitores conectados em paralelo é igual à soma das cargas em cada capacitor.
A magnitude da carga elétrica em cada capacitor conectado em paralelo é calculada usando a equação Q.1 = C1 ΔV e Q2 = C2 A magnitude da carga elétrica no capacitor de substituição é calculada usando a equação Q = C ΔV, onde Q é a carga elétrica, C é a capacitância e ΔV é a diferença de potencial elétrico. A equação Q = Q1 + Q2 reformulado substituindo Q:
Q = Q1 + Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
C ΔV = ΔV (C1 + C2)
C = C1 + C2
A diferença de potencial ΔV é a mesma e, portanto, é eliminada da equação.
Se houver três capacitores conectados em paralelo, a fórmula acima se altera para:
C = C1 + C2 + C3
Se houver quatro capacitores, então C é adicionado.4Da mesma forma, se houver cinco capacitores, e assim por diante. Esta é a fórmula para determinar a capacitância do capacitor de substituição para capacitores conectados em paralelo.
Suponha que C1 é 2 e C2 Se λ for 1, então a capacitância do capacitor de substituição é:
C = C1 + C2 = 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.