A capacitância ou capacidade elétrica é a grandeza escalar que mede a capacidade de armazenamento de energia em equipamentos e dispositivos elétricos, relacionando carga com diferença de potencial[1]. Sua unidade é dada em farad, representada pela letra F[1]. A capacitância aparece de diversas formas, como a capacitância quântica e até capacitância negativa, e é parte essencial do estudo do eletromagnetismo.
O dispositivo mais usual para armazenar carga é o capacitor (pt-BR) ou condensador (pt). A capacitância é calculada pela relação entre a diferença de potencial (ou tensão elétrica) existente entre as placas do capacitor e a carga elétrica nele armazenada:
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FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
xsistema de dez dimensões de Graceli +DIMENSÕES EXTRAS DO SISTEMA DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.[como, spins, posicionamento, afastamento, ESTRUTURA ELETRÔNICA, e outras já relacionadas]..- DIMENSÕES DE FASES DE ESTADOS DE TRANSIÇÕES DE GRACELI.xsistema de transições de estados, e estados de Graceli, fluxos aleatórios quântico, potencial entrópico e de entalpia. [estados de transições de fases de estados de estruturas, quântico, fenomênico, de energias, e dimensional [sistema de estados de Graceli].x
- TEMPO ESPECÍFICO E FENOMÊNICO DE GRACELI
- X
- T l T l E l Fl dfG lN l El tf lP l Ml tfefelTa l RlLl
- Onde:
- é a capacitância, expressa em farads. Como esta unidade é relativamente grande, geralmente são utilizados os seus submúltiplos,Farad é equivalente a coulomb por volt.
- é a carga elétrica armazenada, medida em coulombs;
- é a diferença de potencial (ou tensão elétrica), medida em volts.
Introdução[editar | editar código-fonte]
A constante de proporcionalidade entre carga e tensão elétrica, a capacitância, depende somente da geometria das placas, e não da carga ou da diferença de potencial. Sendo a capacitância a quantidade de carga acumulada nas placas do capacitor necessária para produzir uma certa diferença de potencial, quanto maior a capacitância, maior a carga[2].
A capacitância se verifica sempre que dois condutores estiverem separados por um material isolante, formando assim um capacitor. Assim, a capacitância depende do dielétrico que se introduza entre as duas superfícies do condensador. Quanto maior for a constante dielétrica do material não condutor introduzido, maior será a capacitância. Em um capacitor carregado, a carga dos condutores, chamados de placas, é igual em ambos e possui somente o sinal oposto[2].
Carregar um capacitor é, por exemplo, colocá-lo em um circuito elétrico com um gerador de tensão. Ao ser submetido à passagem de corrente elétrica, as placas do capacitor tornam-se carregadas com a mesma carga, em módulo, mas com sentidos opostos, uma carregada negativamente e a outra carregada positivamente[1]. Existe, também, as chamadas capacitâncias mútuas (entre dois condutores) e próprias (em condutores isolados). Pode-se afirmar que até o planeta Terra possui uma capacitância[3].
Campo elétrico e diferença de potencial[editar | editar código-fonte]
Cálculo do campo elétrico[editar | editar código-fonte]

Para relacionar o campo elétrico entre as placas de um capacitor à carga de uma das placas, usa-se a lei de Gauss[2]:
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TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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Com essa equação, relaciona-se a carga envolvida por uma superfície gaussiana e o fluxo elétrico que atravessa essa superfície. No caso do vetor campo elétrico e o diferencial de área serem paralelos, pode-se resumir a lei de Gauss da seguinte forma[2]:
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FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
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+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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Onde A seria a área da parte da superfície gaussiana através da qual existe um fluxo elétrico.[2]
Cálculo da diferença de potencial[editar | editar código-fonte]

A diferença de potencial entre as placas de um condutor relaciona-se ao campo elétrico pela seguinte equação[2]:
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TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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Para o cálculo da integral, escolhe-se uma trajetória que acompanha uma linha de campo elétrico, da placa negativa até a positiva. Logo, o vetor campo elétrico e o vetor diferencial de superfície vão possuir sentidos opostos.[2]
Assim, pode-se resumir a equação da seguinte forma:
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Onde os sinais + e - indicam que a trajetória da integração começa na placa negativa e termina na placa positiva[2].
Armazenamento de energia[editar | editar código-fonte]
Para carregar um capacitor, a bateria (ou gerador) deve realizar trabalho. O trabalho necessário para carregar um capacitor é convertido na energia potencial elétrica U do campo elétrico que existe entre as placas[2]. Quanto maior a carga do capacitor, maior a diferença potencial entre as placas, logo, maior será a "dificuldade" em armazenar carga adicional no capacitor[3]. O trabalho infinitesimal dW realizado pela bateria com uma diferença de potencial ΔV para armazenar uma quantidade infinitesimal de carga dq em um capacitor de capacitância C é[3]:
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Onde ΔV e q' são, respectivamente, diferença de potencial instantânea e carga instantânea do capacitor no processo de carregamento[3]. O trabalho necessário para carregar o capacitor com uma carga final q é dado por[2]:
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Que é a energia potencial, U, do capacitor. Outras formas de representar a energia potencial são[3]:
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Existe também a densidade de energia elétrica, o potencial elétrico por unidade de volume[3]:
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Capacitores comuns[editar | editar código-fonte]

Capacitor de placas paralelas[editar | editar código-fonte]
Considerando um capacitor de placas paralelas ideal, formado por duas placas condutoras muito grandes e próximas (separadas por uma distância d), com vácuo entre as mesmas, com uma placa possuindo carga +q e, a outra, carga -q[3].
A Lei de Gauss para encontrar o campo elétrico em um capacitor de placas paralelas resulta em[1]:
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Onde A é a área da placa positivamente carregada e q o valor de sua carga.
A diferença de potencial entre as duas placas, em termos do campo elétrico, e escolhendo o caminho de integração da placa negativa para a positiva, é[3]:
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Por fim, relacionando a carga à diferença de potencial, tem-se, então, o valor da capacitância em um capacitor de placas paralelas[3]:
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É notável que a capacitância em um capacitor de placas paralelas depende somente da área de suas placas e da distância entre elas, ou seja, somente a geometria do capacitor afeta sua capacitância[3].
Capacitor cilíndrico[editar | editar código-fonte]
Como exemplo, usar-se-á um capacitor cilíndrico de comprimento l formado por dois cilindros coaxiais de raios R1 e R2. Supondo que a largura L é muito maior que o raio R2, pode-se desconsiderar os efeitos das bordas sobre o campo elétrico[2]. Considera-se também que as duas placas contêm carga de valor absoluto q[2].
Usando a Lei de Gauss com uma superfície gaussiana na forma de um cilindro de raio r e comprimento L que é coaxial com ambos os cilindros que formam o capacitor, e que possui carga de valor absoluto q, tem-se o cálculo do campo elétrico:
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Onde (2πrL) é a área da superfície lateral do cilindro gaussiano[2].
Calculando a diferença de potencial através da forma integral (e substituindo a variável campo elétrico pela expressão acima definida), tem-se, após a integração[2]:
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Relacionando a carga à diferença de potencial, pode-se estabelecer uma equação para o cálculo da capacitância em um capacitor cilíndrico[3]:
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FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
x
+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
X
V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
xsistema de dez dimensões de Graceli +DIMENSÕES EXTRAS DO SISTEMA DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.[como, spins, posicionamento, afastamento, ESTRUTURA ELETRÔNICA, e outras já relacionadas]..- DIMENSÕES DE FASES DE ESTADOS DE TRANSIÇÕES DE GRACELI.xsistema de transições de estados, e estados de Graceli, fluxos aleatórios quântico, potencial entrópico e de entalpia. [estados de transições de fases de estados de estruturas, quântico, fenomênico, de energias, e dimensional [sistema de estados de Graceli].x
- TEMPO ESPECÍFICO E FENOMÊNICO DE GRACELI
- X
- T l T l E l Fl dfG lN l El tf lP l Ml tfefelTa l RlLl
Assim como no capacitor de placas paralelas, nota-se que a capacitância em um capacitor cilíndrico é influenciada somente por sua geometria[3]. Um capacitor coaxial é considerado um capacitor cilíndrico e tem sua capacitância calculada da mesma forma[4].
Capacitor esférico[editar | editar código-fonte]
Considerando um capacitor esférico formado por duas esferas condutoras concêntricas de raios R1 e R2, com o vácuo como dielétrico e carga de valor absoluto q. Pode-se dizer que o campo elétrico criado é perpendicular à superfície de ambas as esferas e orientado radialmente da esfera positivamente carregada para a externa[3]. Como superfície gaussiana, usa-se uma esfera de raio r concêntrica com as placas do capacitor[2].
Aplicando a Lei de Gauss para o cálculo do campo elétrico, utilizando a superfície gaussiana citada, tem-se[2]:
,
x
FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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- X
- T l T l E l Fl dfG lN l El tf lP l Ml tfefelTa l RlLl
Onde (4πr2) é a área da superfície gaussiana. Utilizando esta equação que descreve o campo elétrico para calcular a diferença de potencial, tem-se, após a integração[2]:
,
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FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
, + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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Relacionando a carga à diferença de potencial para o cálculo da capacitância em um capacitor esférico, tem-se[3]:
,
x
FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DE GRACELI.=
TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.
x
+ FUNÇÃO TÉRMICA.
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+ FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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Assim como nos outros casos, é visível que a capacitância em um capacitor esférico depende somente de sua geometria[3].
Outras formas de capacitância[editar | editar código-fonte]
Capacitância parasita[editar | editar código-fonte]
Capacitâncias parasitas são capacitâncias indesejadas presentes em um circuito. Quando dois condutores elétricos estão próximos, carregados e há uma diferença de potencial entre eles, pode-se dizer que esta situação cria um capacitor, cuja capacitância é denominada capacitância parasita[5]. Capacitâncias parasitas estão presentes nas mais diversas situações em circuitos elétricos e aplicações do ramo. Um transistor, por exemplo, possui capacitância entre suas junções, e também, por exemplo, existe capacitância parasita em motores, como um motor de indução trifásico acionado por inversor MLP[6].
Capacitâncias parasitas são especialmente prejudiciais em circuitos RF, altas frequências, pois causam instabilidades, problemas de sintonia (em casos de, por exemplo, rádio). Por conta disso, a capacitância parasita tem grande influência negativa sobre a relação sinal-ruído do circuito, o que prejudica bastante seu funcionamento e cria a necessidade de correção deste problema, aplicando meios de minimizar a capacitância parasita, como, por exemplo, manter os terminais dos componentes o mais curto possível.
Capacitância quântica[editar | editar código-fonte]
Em certos casos, como em nanoestruturas, certos efeitos quânticos influenciam no cálculo da capacitância. Em um sistema nanométrico, a quantização de energia adiciona uma contribuição à capacitância, como se fossem dois capacitores em série, um com valor dado pela análise clássica de capacitância e o outro com valor que incorpora a correção quântica[7]. Logo, a capacitância total seria calculado da forma:
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+ FUNÇÃO TÉRMICA.
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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O cálculo da capacitância quântica é realizado considerando níveis de energia e por uma caracterização microscópica da capacitância[7].
Capacitância negativa[editar | editar código-fonte]
Capacitância negativa é um conceito abstrato que ilustra um fenômeno anormal de, ao remover uma unidade de carga, a diferença de potencial sofre aumento, que ocorre em uma variedade de equipamentos eletrônicos, como diodos Schottky, MESFETs (transistor metal-semicondutor de efeito de campo), aparelhos quânticos mesoscópicos, entre outros[8]. Sendo um fenômeno de natureza dinâmica e experimental, é um termo controverso e ainda pouco estudado. Em eletrostática não é possível haver capacitância negativa.
Este fenômeno também ocorre, em baixas frequências, em diodos emissores de luz orgânicos, os OLEDs[9].
A capacitância negativa é útil também na tecnologia de transistores, criando a possibilidade de transistores com menor consumo de energia[10].
A Lei de Coulomb é uma lei da física que descreve a interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas. Foi formulada e publicada pela primeira vez em 1783 pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb e foi essencial para o desenvolvimento do estudo da Eletricidade.[1]
Esta lei estabelece que o módulo da força entre duas cargas elétricas puntiformes (q1 e q2) é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos (módulos) das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância r entre eles. Esta força pode ser atrativa ou repulsiva dependendo do sinal das cargas. É atrativa se as cargas tiverem sinais opostos. É repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal.[2][3]
Após detalhadas medidas, utilizando uma balança de torção, Coulomb concluiu que esta força é completamente descrita pela seguinte equação:[1]
- ,
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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em que:
é a força, em Newtons (N);
C2 N−1 m−2 (ou F m−1) é a constante elétrica,
r é a distância entre as duas cargas pontuais, em metros (m) e
q1 e q2, os respectivos valores das cargas, em Coulombs (C).
é o versor que indica a direção em que aponta a força eléctrica.[1]
é a força, em Newtons (N);
C2 N−1 m−2 (ou F m−1) é a constante elétrica,
r é a distância entre as duas cargas pontuais, em metros (m) e
q1 e q2, os respectivos valores das cargas, em Coulombs (C).
é o versor que indica a direção em que aponta a força eléctrica.[1]
Assim, a força elétrica, fica expressa na forma:
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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A notação anterior é uma notação vectorial compacta, onde não é especificado qualquer sistema de coordenadas.
Se a carga 1 estiver na origem e a carga 2 no ponto com coordenadas cartesianas (x,y,z) a força de Coulomb toma a forma:
- ,
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+ FUNÇÃO TÉRMICA., + FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.
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V [R] [MA] = Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......ΤDCG XΔe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
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Como a carga de um Coulomb (1 C) é muito grande, costuma-se usar submúltiplos dessa unidade. Assim, temos:
1 milicoulomb =
1 microcoulomb =
1 nanocoulomb =
1 picocoulomb =