Associação de capacitores

Associação de capacitores é a forma de conectar-e dois ou mais capacitores, de modo a obter-se diferentes capacitâncias. Basicamente existem dois tipos de associação entre capacitores: série ou paralelo, porém é possível combiná-los, formando associações mistas. O estudo das associações de capacitores representa uma importante parte da eletrodinâmica e dos circuitos elétricos.

Veja também: Richard Feynman – importante físico que contribuiu com a eletrodinâmica quântica

Capacitores

Os capacitores são pequenos dispositivos eletrônicos usados, principalmente, para armazenar cargas elétricas. A estrutura básica de um capacitor, independentemente de seu tipo, é composta por duas armaduras metálicas, separadas por algum material dielétrico, como papel, óleo, borracha etc. O dielétrico serve para dificultar-se a passagem de cargas entre os terminais do capacitor. Quanto maior for a resistência elétrica desse material, maior será a quantidade de cargas acumuladas pelo capacitor.

Atualmente os capacitores são fabricados em especificações variadas, no entanto, muitos circuitos combinam-nos em série ou em paralelo. Fazendo isso é possível obter-se valores de capacitância de acordo com as necessidades de cada circuito elétrico, no caso em que não se fabrique capacitores com as características desejadas, por exemplo. Se quiser saber mais sobre esses dispositivos, leia: Capacitores.

Capacitância

A principal característica dos capacitores é a capacitância — uma grandeza física que mede a quantidade de cargas que um capacitor consegue armazenar para uma determina diferença de potencial. A unidade de medida da capacitância é o farad (F), sendo que 1 farad equivale a 1 coulomb por volt (C/V). A fórmula da capacitância é esta:

C – capacitância (F)

Q – carga elétrica (C)

U – tensão elétrica (V)

Caso queira aprofundar-se no tema deste tópico, leia: Capacitância de um capacitor.

Tipos de associação de capacitores

Vamos conhecer as características das associações entre capacitores e as fórmulas utilizadas para calcular-se a capacitância equivalente em cada caso:

• Associação de capacitores em série

Na associação de capacitores em série, todos os capacitores encontram-se ligados a um único fio, dessa forma, a quantidade de cargas elétricas armazenadas em cada capacitor é igual. Na figura a seguir, temos uma associação em série de cinco capacitores, observe:

Nesse tipo de associação, é possível obter-se a capacitância equivalente por meio da soma dos inversos das capacitâncias individuais, confira:

C_EQ – capacitância equivalente (F)

Para o caso de dois capacitores associados em série, de capacitâncias C₁ e C₂, é possível usar a regra do produto pela soma, no entanto, é necessário lembrar que tal regra só pode ser usada a cada dois capacitores associados em série, observe:

Na figura a seguir, esquematizamos um circuito elétrico em que cinco capacitores estão associados em série e ligados a uma bateria e um interruptor.

• Associação de capacitores em paralelo

Na associação de capacitores em paralelo, todos os capacitores são submetidos a mesma diferença de potencial, além disso, as capacitâncias individuais somam-se, logo, a capacitância equivalente é igual à soma das capacitâncias. Esta figura presenta um circuito de três capacitores em paralelo, confira:

A capacitância equivalente da associação de capacitores em série é feita somando-se as capacitâncias, confira a fórmula para N capacitores:

Na próxima figura, esquematizamos um cicuito elétrico composto por três capacitores ligados em paralelo, uma bateria e um interruptor:

• Associação mista de capacitores

A associação mista de capacitores é aquela em que, em um mesmo circuito elétrico, há capacitores ligados tanto em série como em paralelo. Nesse caso, é necessário que resolvamos primeiramente aqueles capacitores que estejam ligados diretamente em série ou em paralelo, a fim de reduzirmos o número de associações.

Leia mais: Resistores, geradores e receptores – elementos que constituem o circuito elétrico

Exercícios sobre associação de capacitores

Questão 1) Dois capacitores, de 1 mF cada, são associados em série. A capacitância equivalente da associação corresponde a:

a) 0,75 mF

b) 1,5 mF

c) 0,5 mF

d) 2,0 mF

e) 2,5 mF

Gabarito: Letra C

Resolução:

Para descobrirmos o valor da capacitância equivalente dos capacitores associados em série, vamos utilizar a regra do produto pela soma, confira:

Com base no cálculo, descobrimos que a capacitância equivalente dessa associação é igual a 0,5 mF, logo, a alternativa correta é a letra C.

Questão 2) Três capacitores, de capacitâncias iguais a 0,5 nF, 1,5 nF e 3,0 nF, são associados em paralelo. A capacitância equivalente de tal associação é igual a:

a) 0,5 nF

b) 5,0 nF

c) 1,2 nF

d) 0,3 nF

e) 1,8 nF

Gabarito: Letra B

Resolução:

No caso da associação em paralelo, basta somarmos as capacitâncias equivalentes, portanto, a resposta correta é a letra B.

Questão 3) Sobre a associação de capacitores em paralelo, assinale a alternativa CORRETA:

a) Todos os capacitores apresentam a mesma carga elétrica.

b) A capacitância equivalente é sempre menor que qualquer uma das capacitâncias individuais.

c) Os capacitores são submetidos a diferentes tensões elétricas.

d) Todos os capacitores são submetidos a mesma tensão elétrica.

e) Nenhuma das alternativas.

Gabarito: Letra D

Resolução:

Na associação de capacitores em paralelo, todos os capacitores estão sujeitos a mesma tensão elétrica, logo, a resposta correta é a letra D.