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Como Área das Placas, Espaçamento e Material Dielétrico Determinam a Capacitância

A capacitância é governada por três parâmetros físicos fundamentais de um capacitor: área das placas, espaçamento entre placas e permissividade do dielétrico. Esses fatores ditam quanto fluxo de campo elétrico — essencialmente a carga que pode ser armazenada — se desenvolve para uma dada tensão entre as placas.

Área das Placas

Todas as demais condições iguais, uma área de placa maior resulta em maior capacitância, enquanto uma área menor a reduz. Isso ocorre porque uma superfície maior pode coletar mais carga para a mesma intensidade de campo elétrico.

Como Área das Placas, Espaçamento e Material Dielétrico Determinam a Capacitância

Espaçamento das Placas

Quando as placas são aproximadas, a intensidade do campo elétrico (tensão dividida pela distância) aumenta, o que por sua vez eleva a carga armazenada e, portanto, a capacitância. Aumentar o espaçamento faz o oposto.

Como Área das Placas, Espaçamento e Material Dielétrico Determinam a Capacitância

Material Dielétrico

Materiais com maior permissividade relativa (constante dielétrica) permitem uma maior quantidade de fluxo de campo elétrico para a mesma tensão aplicada. Consequentemente, um capacitor usando um dielétrico de alto-k terá uma capacitância maior que um usando material de baixo-k sob condições geométricas idênticas.

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A permissividade relativa é a razão entre a permissividade de um material e a do vácuo. Por exemplo, o vidro, com permissividade relativa de 7, permite um fluxo de campo elétrico sete vezes mais forte que o vácuo, todos os demais fatores iguais.

MaterialPermissividade Relativa (Constante Dielétrica)
Vácuo1,0000
Ar1,0006
PTFE, FEP ("Teflon")2,0
Polipropileno2,20 a 2,28
Resina ABS2,4 a 3,2
Poliestireno2,45 a 4,0
Papel encerado2,5
Óleo de transformador2,5 a 4
Borracha dura2,5 a 4,80
Madeira (Carvalho)3,3
Silicones3,4 a 4,3
Baquelite3,5 a 6,0
Quartzo, fundido3,8
Madeira (Bordo)4,4
Vidro4,9 a 7,5
Óleo de rícino5,0
Madeira (Bétula)5,2
Mica, muscovita5,0 a 8,7
Mica ligada a vidro6,3 a 9,3
Porcelana, Estearita6,5
Alumina8,0 a 10,0
Água destilada80,0
Titânato de bário-estrôncio7500

Para um par de condutores separados por um dielétrico uniforme, a capacitância pode ser estimada com a seguinte fórmula:

Como Área das Placas, Espaçamento e Material Dielétrico Determinam a Capacitância

Capacitores Variáveis

A capacitância pode ser tornada ajustável variando qualquer um dos parâmetros acima. Uma abordagem comum é variar a sobreposição efetiva das placas. A imagem abaixo mostra um capacitor variável típico que usa placas de metal intercaladas e um intervalo de ar. Girar o eixo muda a área de sobreposição, ajustando assim a capacitância na faixa de picofarads — uma configuração frequentemente empregada em circuitos de radiofrequência.

Como Área das Placas, Espaçamento e Material Dielétrico Determinam a Capacitância

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