FORMAÇÃO
o electricista
revista técnico-profissional
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Jorge Castilho Cabrita Engenheiro Electrotécnico (IST)/Professor do Ensino Secundário
lições
LIÇÕES DE ELECTRICIDADE 24º. PARTE
Condensadores em corrente contínua (1ªparte): Introdução histórica. Capacidade. Dieléctricos. Constante dieléctrica. Polarização do dieléctrico. Susceptibilidade eléctrica. Rigidez dieléctrica. Tensão de disrupção.
Inicia-se neste número um estudo do condensador em corrente contínua, desde uma introdução histórica, passando pela sua constituição, funcionamento, fenómenos característicos, grandezas características.
57› CAPACIDADE. CONDENSADORES
Assim se formaram condensadores planos e com diversos dieléctricos.
57.1› INTRODUÇÃO HISTÓRICA O primeiro condensador artificial conhecido foi uma garrafa de vidro com água, a chamada “garrafa de Leyden” (1745), que foi também a primeira forma artificial conhecida de armazenar energia eléctrica para posterior utilização, descoberta a que ficaram associados os nomes de Kleist e Musschenbroek1. Mais tarde, o inglês John Bevis concluiu que podia substituir a água por outro material condutor, como o estanho, o ouro ou o cobre. Benjamin Franklin2 utilizou uma associação de vários destes novos dispositivos como bateria de energia eléctrica, além de introduzir também alterações na sua forma e constituição, acabando por construir uma “garrafa plana” , conhecido por “quadrado de Franklin” (dada a sua forma), constituído por uma placa de vidro entre dois pratos de estanho. Em 1760 foi a vez de Aepinus3 dar a sua contribuição para a evolução do condensador. Arranjou dois pratos circulares metálicos ligados a suportes isolantes, de forma que era possível aproximá-los e afastá-los um do outro. Entre os pratos colocou um vidro removível. Acabara de inventar o condensador de capacidade variável. Por fim, retirou o vidro, criando o primeiro condensador de ar. 1
Nos dias de hoje existe uma grande variedade de condensadores, quer na forma, quer nos materiais constituintes, influenciando as suas características, de capacidade, de tensão máxima admissível, entre outras, que definem quais as aplicações indicadas para cada tipo. O condensador comporta-se de modo diverso em corrente contínua e em corrente alternada. Por essa razão, o seu estudo será feito em duas partes. Certas grandezas características apenas serão referidas na segunda parte, no capítulo de corrente alternada, assim como os tipos de condensadores, para se poderem estabelecer as diferenças entre eles. Na primeira parte, que agora se apresenta, estuda-se a constituição, algumas grandezas características, o funcionamento em corrente contínua, as associações de condensadores.
Figura 222 . Alguns condensadores.
Ver “o electricista” nºs 19 e 20 – Notas biográficas: Kleist e Muss-
chenbroek 2
Ver “o electricista” nº 18 – Notas biográficas: Benjamin Franklin
3
Neste número de “O electricista” – Notas biográficas: Aepinus
57.2› CONDENSADOR PURO Um condensador é constituído (figura 223)
por uma substância isolante (dieléctrico) entre duas substâncias condutoras (armaduras). No condensador puro o dieléctrico é um isolante perfeito com resistência infinita, pelo que é nula a corrente que o atravessa. A oposição à corrente é total.
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Figura 223 . Condensador.
57.3› DEFINIÇÃO DE CAPACIDADE A capacidade de um condensador é uma medida da propriedade que ele tem para armazenar carga eléctrica. O seu valor é dado pelo valor da carga necessária para elevar a sua tensão de 1 Volt. &=
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A tensão U exprime-se em Volt (V), a carga Q em Coulomb (C) e a capacidade C em Farad (F), em homenagem ao físico e experimentador inglês Michael Faraday4. Um condensador com a capacidade de 1 Farad armazena uma carga de 1 Coulomb sob uma tensão de 1 Volt. O Farad é uma unidade de grande valor em relação aos valores habituais das capacidades, pelo que estas são expressas normalmente pelos seus submúltiplos: mF, μF, nF, pF. Recordam-se os valores destes sub-múltiplos. 4
Nota biográfica sobre Michael Faraday a publicar em “o electricista”