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Carga elétrica

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Campo elétrico e Linhas de força

Potencial elétrico, Trabalho e Energia

Condutor esférico e Capacitância

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Leis de Kirchhoff e Ponte de Wheatstone

Eletromagnetismo: Visão geral, Imã e Regra da mão direita

Campo magnético

Força Magnética e regra da mão esquerda

Indução Eletromagnética (Lei de Lenz)

Lei de Faraday e Variação do fluxo magnético

Gerador de corrente alternada e Transformadores

Efeito fotoelétrico

Teoria da relatividade

Física quântica

Processos de eletrização

Receptores elétricos

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

Um breve mapa mental sobre Capacitores. Fonte: 

Os capacitores são componentes eletrônicos capazes de acumular cargas elétricas quando há uma diferença de potencial entre seus terminais. Essa capacidade de armazenamento é chamada de capacitância, que pode ser vista como a medida de quanta carga um capacitor consegue armazenar para uma determinada diferença de potencial.

A estrutura básica de um capacitor é bastante simples. Normalmente, ele é composto por duas placas condutoras paralelas, que chamamos de armaduras. Entre estas placas, podemos ter ou não um material isolante, conhecido como dielétrico.

Agora, você pode estar se perguntando: para que servem os capacitores? Bem, além de sua função primordial de armazenar cargas elétricas, os capacitores têm vários outros usos. Eles podem ser usados em circuitos alimentados por correntes elétricas alternadas quando se deseja a formação de uma corrente elétrica contínua, como nos casos de vários eletrodomésticos, como geladeiras, liquidificadores e máquinas de lavar.

Importante frisar que uma corrente elétrica não fluirá pelo circuito enquanto os capacitores não estiverem completamente carregados. Isso ajuda a reduzir o desgaste produzido pelas grandes variações de corrente elétrica geradas no momento em que um dispositivo eletrônico é ligado ou desligado.

Dada a sua grande capacidade de armazenar cargas elétricas, os capacitores também podem ser utilizados para suprir a demanda de altas correntes elétricas requisitadas por algum circuito de alta potência, como os grandes aparelhos de som utilizados em shows.

Vamos falar agora sobre como calcular a capacitância. A capacitância é uma grandeza física que se relaciona com a quantidade de cargas elétricas que um capacitor consegue armazenar para uma dada diferença de potencial. Ou seja, quanto maior for a capacitância, maior será a quantidade de cargas armazenada pelo capacitor para uma mesma tensão elétrica. Essa relação é expressa pela seguinte fórmula:

No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de capacitância é o farad (F), que é equivalente a coulomb por volt (C/V).

Além disso, a capacitância também é influenciada por fatores geométricos dos capacitores: a distância (d) entre as placas da armadura dos capacitores e a sua área (A) afetam a quantidade máxima de cargas que eles podem acumular. A permissividade dielétrica (ε) do meio inserido entre as placas de um capacitor também pode afetar a capacitância: quanto maior for a permissividade dielétrica do meio, maior será a quantidade máxima de cargas armazenadas em um capacitor.

Portanto, a capacitância de um capacitor de placas paralelas pode ser calculada através da seguinte equação:

Agora, vamos imaginar um capacitor de placas paralelas, como esquematizado na figura que acabamos de mencionar

Nesse esquema, 'A' representa a área de uma das placas do capacitor e 'd' representa a distância entre essas duas placas.

Então, como calculamos a energia armazenada em um capacitor? Isso pode ser feito por meio da energia potencial elétrica, que é a energia armazenada entre as armaduras de um capacitor. Podemos calcular essa energia potencial elétrica utilizando a seguinte equação:

Usando esta equação, junto com a fórmula de capacitância que discutimos anteriormente, podemos deduzir outra fórmula para calcular a energia potencial elétrica. Esta equação é:

Por meio dessas equações, conseguimos determinar a quantidade de energia que um capacitor pode armazenar. Essa é uma informação valiosa, pois permite que os engenheiros e cientistas projetem circuitos e dispositivos eletrônicos de maneira eficiente.

Capacitores podem ser associados de diversas maneiras para atingir diferentes valores de capacitância. As duas maneiras principais de associação são em série e em paralelo.

Em uma associação de capacitores em série, dois ou mais capacitores são conectados no mesmo ramo de um circuito, de modo que a carga elétrica armazenada em cada um é igual. Isso significa que a armadura de um capacitor carregada positivamente está ligada à armadura carregada negativamente do próximo capacitor. Na associação em série, a capacitância equivalente (Ceq) é obtida pelo inverso da soma dos inversos das capacitâncias individuais.

A fórmula para calcular a capacitância equivalente em série, considerando N capacitores, é a seguinte:

Contudo, se apenas dois capacitores estiverem associados em série, um cálculo mais simples pode ser utilizado:

Na associação de capacitores em paralelo, todos os capacitores têm o mesmo potencial elétrico. Eles são ligados em ramos distintos de um circuito, porém conectados por um único ponto, chamado nó. A capacitância equivalente na associação em paralelo é calculada pela soma das capacitâncias individuais.

A fórmula para calcular a capacitância equivalente em paralelo é:

A associação mista é um tipo de configuração que envolve ligações tanto em série quanto em paralelo em um mesmo circuito. Para calcular a capacitância equivalente nesta associação, primeiro resolve-se a associação em série e depois a associação em paralelo.