Dois condutores, que são isolados um do outro e colocados próximos um do outro, formam um capacitor.
Os condutores que formam o capacitor são carregados com cargas iguais e opostas.
A ampla aplicação na prática encontra-se planaum capacitor que consiste em duas placas de metal paralelas planas separadas por uma camada dielétrica. A distância entre as placas é pequena em comparação com seu tamanho. As placas do capacitor são chamadas de placas do capacitor.
Para carregar as placas com igual opostocargas, você pode conectá-los aos postes de uma máquina elétrica. Então, uma carga negativa será transferida para uma placa e uma carga positiva para a outra.
Uma das placas pode ser conectada ao poste da máquina,e aterrar o outro; então, na outra placa, por indução, haverá uma carga de mesma magnitude e sinal oposto à carga da primeira placa. Se a placa A está carregada positivamente, a placa B está carregada indutivamente negativamente; a carga positiva da placa B é neutralizada por elétrons que fluíram do solo para a placa, que é uma fonte quase inesgotável deles. Atraindo-se para a placa A carregada positivamente, a carga negativa B estará localizada na superfície interna da placa voltada para A.
Se a placa A estiver carregada negativamente, os elétrons livres da placa B são repelidos da placa A e vão para o solo, enquanto a placa B é carregada positivamente.
Em ambos os casos, as cargas estão concentradas apenas nas superfícies A e B voltadas uma para a outra.
A ausência de cargas nas superfícies externas dáa capacidade de transferir cargas completamente para o capacitor através dos lados externos das placas. A carga de um capacitor é determinada pela carga de uma de suas placas, já que uma carga igual aparece na outra por indução.
Nós conectamos uma placa do capacitor com uma hasteo eletrômetro e aterre a outra placa e o corpo do eletrômetro. Com a ajuda de uma bola de teste, vamos transferir a carga para o capacitor em porções sucessivamente iguais. Notaremos que com um aumento na carga de 2, 3, 4 ou mais vezes, respectivamente, de 2, 3, 4 ou mais vezes, a diferença de potencial do capacitor aumenta.
Este valor, que é medido pela razão entre a carga do capacitor e a diferença de potencial de suas placas (ou placas), é a capacitância do capacitor.
Denotando-o com a letra C, você pode escrever:
C = q / (ϕ1 - ϕ2).
O campo elétrico de um capacitor está praticamente concentrado entre as placas de seu interior, de modo que os corpos ao redor não afetam a capacitância do capacitor.
Vamos fazer um experimento. Pegue um capacitor plano, consistindo de duas placas de metal A e B, montadas em isoladores.
Conecte a placa A ao eletrômetro, placaVamos aterrá-lo. Vamos carregar a placa A, o eletrômetro notará uma certa diferença de potencial do capacitor. Se você aproximar a placa B de A, pode ver que a diferença de potencial entre as placas diminui.
Uma diminuição na diferença de potencial das placas do capacitor com carga constante indica um aumento em sua capacidade.
Assim, a capacitância de um capacitor plano será tanto maior, quanto menor for a distância entre as placas, ou quanto menor for a espessura do dielétrico encerrado entre as placas.
Movendo a placa B para cima em relação à placa Ae para baixo, vamos mudar as áreas das placas que se sobrepõem. Observando ao mesmo tempo as leituras do eletrômetro, pode-se estabelecer que quanto maior a área das placas sobrepostas mutuamente do capacitor, maior sua capacidade. Quanto maior a área das placas do capacitor, mais carga pode ser concentrada nelas em um dado potencial igual.
Vamos fazer mais uma experiência. Para fazer isso, coloque as placas do capacitor A e B a alguma distância um do outro e carregue a placa A.
Observe a magnitude da diferença de potencial quando emo papel do dielétrico é o ar. Agora vamos colocar uma lâmina de vidro ou qualquer outro dielétrico entre as placas; veremos que a diferença de potencial entre eles diminuirá. Para elevá-lo ao nível anterior, é necessário adicionar uma carga à placa A. Conclui-se que substituir a camada de ar entre as placas do capacitor por qualquer outro dielétrico aumenta sua capacidade.
Seja C₀ a capacitância de um capacitor quando há um vazio ou ar entre suas placas, e C é sua capacidade usando um dielétrico.
Dividindo C e C₀, encontramos a constante dielétrica do dielétrico ԑ:
ԑ = С / С₀.
Assim, quanto maior for a constante dielétrica do dielétrico, maior será a capacitância do capacitor.
