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.

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.

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.

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.

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

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.

Planilhas Relacionadas

• Planilha de Capacitores
• Planilha de Substituição Algébrica para Circuitos Elétricos