O que é capacitância elétrica e como é medido
Definição
Para condutores, uma capacitância elétrica é um valor que caracteriza a capacidade do corpo de acumular uma carga elétrica. Este é o seu significado físico. É indicado pela letra latina C. É igual à razão entre carga e potencial, se for escrito na forma de uma fórmula, é obtido o seguinte:
C = q / f
A capacidade elétrica de qualquer objeto depende de sua forma e dimensões geométricas. Se considerarmos um condutor no formato de uma bola, como exemplo, a fórmula para calcular seu valor será semelhante a:
Esta fórmula vale para um condutor solitário. Se você colocar dois condutores um ao lado do outro e separá-los com um dielétrico, obterá um capacitor. Sobre isso um pouco mais tarde, agora vamos ver o que é medido a capacidade elétrica.
A unidade de medida da capacidade elétrica é farad. Se você o decompuser em componentes de acordo com a fórmula, então:
1 farad = 1 C / 1 V
Historicamente, a dimensão desta unidade não foi escolhida corretamente. O fato é que, na prática, você precisa trabalhar com capacidades elétricas: milhas, micro, nano e picofarads. O que equivale às frações de um farad, a saber:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
Capacitores
Um capacitor é duas placas de material condutor localizadas uma em frente à outra, entre as quais existe uma camada dielétrica. No estado carregado, as placas têm potenciais diferentes: uma será positiva e a segunda negativa. A capacidade elétrica do capacitor depende da magnitude da carga em suas placas e da diferença de potencial, da tensão entre elas. Um campo eletrostático surge entre as placas, que retém as cargas nas placas. A fórmula para a capacitância de um capacitor no caso geral:
C = q / U
Em palavras simples, a capacitância do capacitor depende da área das placas e da distância entre elas, bem como da constante dielétrica relativa do material localizado entre elas. Eles se distinguem pelo dielétrico usado:
- cerâmica;
- filme;
- mica;
- papel metal;
- eletrolítico;
- tântalo, etc.
De acordo com a forma das placas:
- plano;
- cilíndrico;
- esférico, etc.
Como a fórmula para a área de uma figura depende de sua forma, a fórmula para capacidade será diferente para cada caso.
Para um capacitor plano:
Para duas esferas concêntricas com um centro comum:
Para capacitor cilíndrico:
Como outros elementos do circuito elétrico, neste caso, existem duas maneiras principais de conectar capacitores: paralelo e serial.
A capacitância elétrica final do circuito resultante depende disso. Os cálculos da capacitância de vários capacitores são remanescentes dos cálculos da resistência de resistores em diferentes conexões, apenas as fórmulas para os métodos de conexão estão localizadas ao contrário, ou seja:
- Quando conectado em paralelo, a capacidade elétrica total do circuito é a soma das capacitâncias de cada um dos elementos. Cada próximo conectado aumenta a capacidade total
Total = C1 + C2 + C3
- Quando conectado em série, a capacidade elétrica do circuito diminui, como uma diminuição na resistência em um circuito de resistores conectados em paralelo. Ou seja:
Cot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Importante! Em um circuito paralelo, as tensões nas placas de cada elemento são as mesmas. Isso é usado para obter grandes capacidades elétricas. Na conexão em série de dois elementos de tensão nas placas de cada um dos capacitores, há metade da tensão total. Por três, terços e assim por diante.
Baterias e consumo de energia
As principais características das baterias são:
- Tensão nominal.
- Capacidade.
- Corrente de descarga máxima.
Nesse caso, para determinar as características quantitativas do tempo de operação ou, em termos simples, para calcular quanto tempo dura a bateria, é usado o valor da capacidade.
Em baterias recarregáveis, as seguintes dimensões são usadas para descrever a capacidade elétrica:
- E * h - ampères-hora para baterias grandes, por exemplo, automóveis.
- mAh - miliamperes-hora, para baterias de dispositivos portáteis, como smartphones, quadcopters e cigarros eletrônicos.
- W * horas - Watt horas.
Essas características permitem determinar quanto tempo a bateria suportará uma carga específica. Para determinar a capacidade elétrica da bateria é medido em pingentes (C). Por sua vez, o pendente é igual à quantidade de eletricidade transferida para a bateria a uma corrente de 1A por 1s. Então, se você converter em horas, a uma corrente de 1A por 1 hora, 3600 C serão transmitidos.
Uma maneira de medir a capacidade da bateria é descarregá-la com uma corrente conhecida e você deve medir o tempo de descarga. Suponha que, se a bateria for descarregada até o nível mínimo de tensão em 10 horas com uma corrente de 5A, sua capacidade será de 50 A * h
A eletricidade é uma quantidade importante em eletrônica e engenharia elétrica. Na prática, os capacitores são usados em quase todos os circuitos de um dispositivo eletrônico. Por exemplo, em fontes de alimentação - para suavizar ondulações, reduza o efeito de picos de alta tensão nos interruptores. Durante os circuitos de temporização de vários circuitos, bem como nos controladores PWM, a fim de definir a frequência de operação. As baterias também são comumente usadas. Em geral, as tarefas de armazenamento de energia e mudança de fase são muito comuns.
O vídeo fornecido ajudará a estudar a questão em mais detalhes:
Uma breve explicação é fornecida neste tutorial em vídeo:
Agora você sabe o que é uma capacitância elétrica, em quais unidades é medida e em que depende essa quantidade. Esperamos que as informações fornecidas sejam úteis e compreensíveis para você!
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