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A capacitância do capacitor

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

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

O uso generalizado na prática encontra um capacitor plano composto por duas placas metálicas paralelas planas separadas por uma camada dielétrica. A distância entre as placas é pequena em comparação com o tamanho. As placas de condensador são chamadas placas de capacitor.

Para carregar as placas com cargas opostas iguais, pode anexá-las aos pólos da máquina elétrica. Em seguida, uma carga negativa passará para um prato, enquanto o outro receberá uma carga positiva.

Você pode conectar uma das placas ao pólo da máquina e a outra à terra; Então, na outra placa, por indução, haverá uma carga da mesma carga e igual à carga da carga da primeira placa. Se a placa A for carregada positivamente, então a placa B é carregada negativamente por indução; A carga positiva da placa B é neutralizada por elétrons que fluem na placa do chão, o que é praticamente uma fonte inesgotável deles. Quando a carga positiva B é desenhada para a placa A carregada positivamente, ela estará localizada ao longo da superfície interna da placa dianteira A.

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

Em ambos os casos, as cargas são concentradas apenas nas superfícies A e B voltadas uma para a outra.

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

Conectamos uma placa do capacitor à haste do eletrômetro, e a outra placa e o corpo do eletrômetro são aterrados. Usando uma bola de teste, transferiremos a carga para o capacitor em série em partes iguais. Observamos que quando a carga é aumentada em 2, 3, 4 ou mais vezes, respectivamente, em 2, 3, 4 ou mais vezes, aumenta a diferença de potencial do capacitor.

Esse valor, que é medido pela proporção da carga do capacitor para a diferença de potencial de suas placas (ou placas), é a capacidade do capacitor.

Denotando com a letra C, podemos escrever:

C = q / (φ1 – φ2).

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

Vamos fazer uma experiência. Pegue um condensador plano composto de duas placas metálicas A e B, fixadas em isoladores.

Conectamos a placa A ao eletrômetro e a placa B é aterrada. Nós cobramos a placa A, o eletrômetro notará uma certa diferença nos potenciais do capacitor. Se aproximarmos a placa B a A, podemos ver que a diferença de potencial das placas diminui.

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

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

Ao mover a placa B em relação à placa A para cima e para baixo, mudaremos as áreas das placas sobrepostas. Ao observar as leituras do eletrômetro, pode-se estabelecer que quanto maior a área de placas que se sobrepõem mutuamente, o maior é a capacitância. Quanto maior a área das placas do capacitor, maior a carga pode ser concentrada sobre elas em uma dada igualdade potencial.

Vamos fazer mais uma experiência. Para fazer isso, organize as placas do capacitor A e B a alguma distância umas das outras, e carregue a placa A.

Observe a magnitude da diferença de potencial quando o ar atua como um dielétrico. Agora colocamos 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, você precisa 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.

Deixe C₀ ser a capacidade do capacitor, quando entre suas placas há um vazio ou ar, e C é a sua capacitância usando um dielétrico.

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

Ԑ = С / С₀.

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