Capacitor: o que é, fórmula, função e exercícios
Capacitores são componentes eletrônicos que armazenam carga elétrica. Um capacitor possui dois terminais, também chamados de armaduras: um positivo e um negativo. Ele é formado por placas metálicas e por um material isolante que as separa.
Os materiais isolantes que separam as armaduras são chamados de dielétricos e podem se tornar condutores, dependendo da sobrecarga nas armaduras. Existem capacitores que utilizam diversos materiais dielétricos, como: ar, celulose, cerâmica, teflon e vidro.
Capacitância (C)
A capacitância (C), ou capacidade eletrostática, é a capacidade que um condutor possui em armazenar cargas elétricas. Trata-se de uma grandeza física escalar, ou seja, pode ser medida e definida unicamente pelo seu valor ou módulo.
Daí o nome capacitores, condutores elétricos com propriedade para armazenar cargas eletrostáticas.
Esta capacidade para armazenar carga é medida pela razão entre a quantidade Q de carga e o potencial V, sendo medida em farad (F), pela fórmula:
Onde,
C: capacitância;
Q: carga elétrica, medido em coulomb;
V: tensão ou diferença de potencial, medido em volt.
Assim, 1 F (farad) = 1 C / 1 V (coulomb/volt)
Na prática, é comum o uso de submúltiplos do farad F:
Energia potencial eletrostática em um capacitor
Um condutor eletrizado com uma carga Q, e sujeito a um potencial V, armazena energia potencial eletrostática.
No caso de um capacitor, há dois condutores armazenando energia potencial, sendo a energia total a soma das energias potenciais armazenadas por cada armadura
O módulo, quantidade de energia potencial eletrostática acumulada pelo capacitor, pode ser calculado de duas formas:
Em função da capacitância e da diferença de potencial.
Onde,
C é a capacitância;
U é a diferença de potencial.
Em função da carga Q e da capacitância.
Onde Q é a carga.
A unidade de energia no Sistema Internacional de Unidades é o joule (J).
Associação de Capacitores
Circuitos elétricos necessitam de utilizar, geralmente, mais de um capacitor. De toda forma, em muitos casos é possível simplificar e reduzir a quantidade de capacitores, ao substituí-los por um capacitor equivalente, principalmente a efeito de cálculos.
A associação de capacitores pode acontecer em série, de forma paralela ou mista.
Associação de capacitores em série
Na associação em série, as placas positivas dos capacitores ligam-se às suas placas negativas. Por isso, a carga de associação é constante (Q = constante) e a tensão total é a soma das tensões parciais.
Se n capacitores iguais estirem ligados em série, o capacitor equivalente, é:
Onde n é o número de capacitores.
No caso de apenas dois capacitores estarem em série, o capacitor equivalente é dado por:
Associação de capacitores em paralelo
Na associação em paralelo, as placas negativas dos capacitores ligam-se entre si, tal como as placas positivas ligam-se com as placas positivas.
Neste caso, a tensão elétrica, também chamada de diferença de potencial elétrico, é constante (V = constante).
A quantidade total de carga é a soma das cargas parciais. Q = Q1 + Q2 + Q3 + ... Qn.
O capacitor equivalente é dado por:
Se os capacitores forem iguais, o capacitor equivalente é:
Onde n é o número de capacitores.
Na associação mista, os capacitores ligam-se das duas formas, em série e em paralelo.
Leia Resistores e Fórmulas de Física.
Exercícios sobre capacitores resolvidos
Exercício 1
(FURG-RS) Todos os capacitores que aparecem nas figuras abaixo tem a mesma capacitância. Escolha a associação cuja capacitância equivalente é igual à de um único capacitor:
Exercício 2
(PUC-MG) Se dobrarmos a carga acumulada nas placas de um capacitor, a diferença de potencial entre suas placas ficará:
a) inalterada.
b) multiplicada por quatro.
c) multiplicada por dois.
d) dividida por quatro.
e) dividida por dois.
Exercício 3
(PUC-SP) A carga de um capacitor sofre um aumento de 6.10-5C quando a diferença de potencial entre seus terminais aumenta de 50V para 60V. Esse capacitor tem capacidade:
a) 12.10-6F
b) 10.10-6F
c) 6.10-6F
d) 2.10-6F
e) 1.10-6F
e em termos de carga, 
.
Veja também exercícios de Física (resolvidos) para 3º ano do ensino.
ASTH, Rafael. Capacitor: o que é, fórmula, função e exercícios. Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/capacitores/. Acesso em: