Carregar e descarregar um capacitor

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Carregar e descarregar são os dois principais efeitos dos capacitores. A tensão aplicada coloca uma carga no capacitor.

O acúmulo de carga resulta em um acúmulo de diferença de potencial entre as placas do capacitor.

Quando a tensão do capacitor é igual à tensão aplicada, não há mais cobrando. A carga permanece no capacitor, com ou sem a tensão aplicada conectada.

O capacitor descargas quando um caminho condutor é fornecido através das placas, sem nenhuma tensão aplicada.

Na verdade, é necessário apenas que a tensão do capacitor seja maior que a tensão aplicada. Então o capacitor pode servir como uma fonte de tensão, temporariamente, para produzir corrente de descarga no caminho de descarga.

A descarga do capacitor continua até que a tensão do capacitor caia para zero ou seja igual à tensão aplicada.

Aplicando a cobrança

Na figura abaixo, o capacitor é neutro, sem carga, porque não foi conectado a nenhuma fonte de tensão aplicada e não há campo eletrostático no dielétrico.

Capacitor sem qualquer carga

Fechar o interruptor, no entanto, permite ao terminal negativo da bateria repelir elétrons livres no condutor para a placa A.

A bateria carrega o capacitor na tensão aplicada

Ao mesmo tempo, o terminal positivo atrai elétrons livres da placa B. O lado do dielétrico da placa A acumula elétrons porque eles não podem fluir através do isolador, e a placa B tem um excedente igual de prótons.

Lembre-se de que cargas opostas têm uma diferença de potencial associada, que é a tensão no capacitor. O processo de carregamento continua até que a tensão do capacitor seja igual à tensão da bateria, que é de 10 V neste exemplo.

Então, não é possível carregar mais porque a tensão aplicada não pode fazer com que os elétrons livres fluam nos condutores.

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Observe que a diferença de potencial no capacitor carregado é de 10 V entre as placas A e B. Entretanto, não há diferença de potencial entre cada placa e o terminal da bateria, razão pela qual o capacitor pára de carregar.

Armazenando a carga

As cargas negativas e positivas em placas opostas têm um campo elétrico associado através do dielétrico, como mostrado pelas linhas pontilhadas.

A bateria carrega o capacitor para a tensão aplicada
A carga armazenada permanece no capacitor

A direção dessas linhas de força elétricas mostrou repelir elétrons da placa B, tornando este lado positivo. O efeito das linhas de força elétricas através do dielétrico resulta no armazenamento da carga.

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O campo elétrico distorce a estrutura molecular para que o dielétrico não seja mais neutro. O dielétrico é realmente estressado pela força invisível do campo elétrico. Como evidência, o dielétrico pode ser rompido por um campo muito intenso, com alta tensão através do capacitor.

O resultado do campo elétrico, então, é que o dielétrico tem carga fornecida pela fonte de tensão. Como o dielétrico é um isolador que não pode conduzir, a carga permanece no capacitor mesmo após a remoção da fonte de tensão, conforme ilustrado.

Agora você pode tirar esse capacitor carregado do circuito e ele ainda tem 10 V nos dois terminais.

Leia como a carga é armazenada em um dielétrico

Descarregar o capacitor

A ação de neutralizar a carga conectando um caminho condutor através do dielétrico é chamada descarregar o capacitor.

Descarregar o capacitor

Na figura, o fio entre as placas A e B é um caminho de baixa resistência à corrente de descarga. Com a carga armazenada no dielétrico fornecendo a diferença de potencial, 10 V estão disponíveis para produzir corrente de descarga.

A placa negativa repele elétrons, que são atraídos para a placa positiva através do fio até que as cargas positivas e negativas sejam neutralizadas. Então não há cobrança líquida.

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O capacitor está completamente descarregado, a tensão nele igual a zero e não há corrente de descarga.

Agora o capacitor está na mesma condição sem carga.

No entanto, pode ser carregada novamente por uma fonte de tensão aplicada.

Natureza da capacitância

Um capacitor pode armazenar a quantidade de carga necessária para fornecer uma diferença de potencial igual à tensão de carga. Se 100 V fossem aplicados, o capacitor carregaria até 100 V.

O capacitor é carregado na voltagem aplicada, porque recebe mais carga quando a voltagem é menor. Assim que a tensão do capacitor for igual à tensão aplicada, não haverá mais fluxo de corrente de carga.

Observe que qualquer corrente de carga ou descarga flui através dos fios condutores para as placas, mas não através do dielétrico.

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