Capacitors · Capacitores
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|---|---|
| capacitor/kəˈpæsɪtə/ | capacitor |
| capacitance/kəˈpæsɪtəns/ | capacitância |
| farad/ˈfæræd/ | farad |
The device that saves up charge and dumps it in a flash
- A camera flash charges quietly, then releases its energy in a blink.
- The part that stores that charge is a capacitor 电容器.
- It is just two conductors holding equal and opposite charge.
- Capacitors show up in every circuit, timer, and power supply.
O dispositivo que acumula carga e a libera de uma vez
- O flash da câmera carrega silenciosamente e depois libera sua energia em um piscar de olhos.
- A parte que armazena essa carga é um capacitor 电容器.
- Ele consiste apenas em dois condutores com cargas iguais e opostas.
- Capacitores aparecem em todos os circuitos, temporizadores e fontes de alimentação.
Capacitance = charge per volt
- Capacitance 电容 $C$ measures how much charge a capacitor holds per volt.
- $C = \dfrac{Q}{V}$, in farads 法拉 (1 F $= 1$ C/V).
- More charge for the same voltage means a bigger $C$.
- The two plates always carry $+Q$ and $-Q$ — equal and opposite.
Capacitância = carga por volt
- Capacitância 电容 $C$ mede quanta carga um capacitor armazena por volt.
- $C = \dfrac{Q}{V}$, em farads 法拉 (1 F $= 1$ C/V).
- Mais carga para a mesma tensão significa uma capacitância $C$ maior.
- As duas placas sempre carregam $+Q$ e $-Q$ — iguais e opostas.
Charge a capacitor · Carregar um capacitor
Change the voltage and plate spacing and watch the stored charge and field respond. · Altere a tensão e a distância das placas e veja como a carga armazenada e o campo respondem.
Capacitance is defined as: · Capacitância é definida como:
$C = Q/V$, charge stored per volt, in farads. · $C = Q/V$, carga armazenada por volt, em farads.
The SI unit of capacitance is the ____. · A unidade SI de capacitância é a ____.
1 farad $= 1$ C/V.
Geometry sets the capacitance
- For parallel plates: $C = \dfrac{\varepsilon_0 A}{d}$.
- Bigger plates (more area $A$) hold more charge — larger $C$.
- Closer plates (smaller gap $d$) hold more charge — larger $C$.
- $C$ depends on shape and size only, not on $Q$ or $V$.
A geometria determina a capacitância
- Para placas paralelas: $C = \dfrac{\varepsilon_0 A}{d}$.
- Placas maiores (mais área $A$) armazenam mais carga — maior $C$.
- Placas mais próximas (menor distância $d$) armazenam mais carga — maior $C$.
- $C$ depende apenas da forma e do tamanho, não de $Q$ ou $V$.
To increase a parallel-plate capacitor's capacitance you can: · Para aumentar a capacitância de um capacitor de placas paralelas você pode:
$C = \varepsilon_0 A/d$: a smaller gap $d$ raises $C$. Voltage does not change $C$. · $C = \varepsilon_0 A/d$: uma menor distância $d$ eleva $C$. Tensão não muda $C$.
The capacitance of a fixed pair of plates does not change when you raise the voltage. · A capacitância de um par fixo de placas não muda quando você eleva a tensão.
$C$ depends on geometry only; higher $V$ just stores more $Q$. · $C$ depende apenas da geometria; maior $V$ simplesmente armazena mais $Q$.
Energy stored
- Charging a capacitor stores energy in its field: $U = \tfrac12 C V^2$.
- Equivalent forms: $U = \tfrac12 QV = \dfrac{Q^2}{2C}$.
- The flash dumps this energy fast to make a bright pulse.
- Double the voltage and you store four times the energy.
Energia armazenada
- Carregar um capacitor armazena energia em seu campo: $U = \tfrac12 C V^2$.
- Formas equivalentes: $U = \tfrac12 QV = \dfrac{Q^2}{2C}$.
- O flash libera essa energia rapidamente para criar um pulso brilhante.
- Dobrar a tensão resulta em quatro vezes a energia armazenada.
A $2\ \text{F}$ capacitor is charged to $3\ \text{V}$. Find the stored energy (in J). · Um capacitor $2\ \text{F}$ é carregado a $3\ \text{V}$. Encontre a energia armazenada (em J).
$U = \tfrac12 CV^2 = \tfrac12 (2)(3^2) = 9\ \text{J}$.
The field between the plates
- Between the plates the field is uniform: $E = \dfrac{V}{d}$.
- Push the plates closer (smaller $d$) and the same $V$ gives a stronger field.
- Too strong and the gap sparks — the capacitor's voltage limit.
- This uniform field is the parallel-plate picture from the fields unit.
O campo entre as placas
- Entre as placas, o campo é uniforme: $E = \dfrac{V}{d}$.
- Aproximar as placas (menor $d$) mantém a mesma $V$, mas gera um campo mais forte.
- Se for muito forte, ocorre arco elétrico no espaço — o limite de tensão do capacitor.
- Esse campo uniforme é a imagem do capacitor de placas paralelas da unidade sobre campos.
Select all · todos true statements about capacitors. · Selecione todas as afirmações verdadeiras sobre capacitores.
Equal/opposite charge, geometric C, energy ½CV². Raising V does not change C. · Carga igual/oposta, C geométrico, energia ½CV². Elevar V não altera C.
Two plates of area $0.02\ \text{m}^2$ sit $1\ \text{mm}$ apart. Find $C$. ($\varepsilon_0 = 8.85\times10^{-12}$.)
- $C = \dfrac{\varepsilon_0 A}{d} = \dfrac{(8.85\times10^{-12})(0.02)}{0.001}$.
- $C \approx 1.8\times10^{-10}\ \text{F} = 180\ \text{pF}$.
Duas placas de área $0.02\ \text{m}^2$ estão separadas por $1\ \text{mm}$. Encontre $C$. ($\varepsilon_0 = 8.85\times10^{-12}$.)
- $C = \dfrac{\varepsilon_0 A}{d} = \dfrac{(8.85\times10^{-12})(0.02)}{0.001}$.
- $C \approx 1.8\times10^{-10}\ \text{F} = 180\ \text{pF}$.
$C$ is set by geometry alone — area and gap. Raising the voltage does not change $C$; it just pushes proportionally more charge onto the same capacitor ($Q = CV$).
$C$ é definido apenas pela geometria — área e distância. Aumentar a tensão não altera $C$; ela apenas empurra proporcionalmente mais carga para o mesmo capacitor ($Q = CV$).
A capacitor stores equal and opposite charge on two plates: capacitance $C = Q/V$ (farads). For parallel plates $C = \varepsilon_0 A/d$ — geometry only. It stores energy $U = \tfrac12 CV^2$, with a uniform field $E = V/d$ between the plates.
Um capacitor armazena cargas iguais e opostas em duas placas: capacitância $C = Q/V$ (farads). Para placas paralelas $C = \varepsilon_0 A/d$ — apenas geometria. Armazena energia $U = \tfrac12 CV^2$, com um campo uniforme $E = V/d$ entre as placas.