Explique como ocorre o carregamento do capacitor.
Passo 1
Beleza, vamos falar sobre como um capacitor carrega. O enunciado pede para explicar esse processo, que faz parte do conteúdo de Eletrostática ou Circuitos Elétricos. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é um capacitor, como ele armazena carga e como a corrente elétrica comporta-se durante o carregamento.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é um capacitor. Um capacitor é um componente eletrônico que armazena energia na forma de carga elétrica. Ele é formado por duas placas condutoras separadas por um material isolante chamado dielétrico.
Passo 3
Quando conectamos um capacitor a uma fonte de tensão, como uma bateria, começa a transferir carga elétrica para as placas. A placa conectada ao terminal positivo da bateria acumula cargas positivas, enquanto a placa conectada ao terminal negativo acumula cargas negativas.
Passo 4
Mas como essa transferência de carga acontece? Inicialmente, a corrente é máxima porque as placas do capacitor estão descarregadas. Conforme o capacitor começa a carregar, a diferença de potencial entre as placas aumenta, o que reduz a corrente que flui na resistência do circuito.
Passo 5
Esse processo de carregamento segue uma função exponencial. A tensão no capacitor
ao longo do tempo pode ser descrita pela fórmula:
Aqui,
é a tensão da fonte,
é a resistência do circuito e
é a capacitância do capacitor. O produto
é conhecido como constante de tempo.
Passo 6
A constante de tempo
indica quanto tempo leva para o capacitor carregar até aproximadamente 63% da tensão da fonte. Após cerca de 5 constantes de tempo, o capacitor está praticamente totalmente carregado.
Passo 7
Durante o carregamento, a energia é armazenada no campo elétrico entre as placas do capacitor. Esse armazenamento permite que o capacitor libere a energia quando for necessário, como em circuitos que requerem picos de energia.
Resposta
O carregamento de um capacitor ocorre quando ele é conectado a uma fonte de tensão, iniciando a transferência de carga para suas placas. Inicialmente, uma corrente máxima flui devido à diferença de potencial, mas essa corrente diminui exponencialmente à medida que o capacitor acumula carga. A tensão no capacitor aumenta segundo uma função exponencial até atingir a tensão da fonte, completando assim o processo de carregamento.
Exercícios relacionados
Uma barra de comprimento
possui carga
uniformemente distribuída ao longo de seu comprimento. A Barra apóia-se no eixo
com seu centro na origem. (a) Determine o potencial elétrico em função da posição ao longo do eixo
. (b) Mostre que o resultado obtido no item (a) reduz-se a
para
.
Um capacitor é formado por duas cascas condutoras esféricas no vácuo. A esfera interior tem raio
e a exterior tem raio
. Aplica-se uma diferença de potencial de
no capacitor. Qual a densidade de energia uu em
?
Use .
Resposta
Use
Um capacitor de placas paralelas em que a área das placas é A e a distância entre as placas é d. Uma diferença de potencial
é aplicada entre as placas. Em seguida, a bateria é desligada e um dielétrico de espessura b e constante dielétrica k com espessura
é introduzido entre as placas de forma simétrica. Suponha que A
e
. Qual é o campo elétrico
no interior do dielétrico?
Considere uma onda que se propaga com velocidade de
e de frequência igual a 500 Hz . a) Quão distante estão dois pontos da onda sendo
a diferença de fase?