Cálculos do Capacitor

Para a construção da bobina é necessário o dimensionamento do capacitor a ser utilizado no circuito. Após pesquisas em diversos sites e livros, o grupo encontrou as seguintes relações:

Sendo que: 

C mínimo = Capacitância mínima para o capacitor

f  = Frequência da corrente elétrica que chega no transformador = 60 Hz

Z = Impedância do transformador 

V = Tensão de Saída da Fonte = 15kV

I = Corrente nominal da fonte = 30 mA

Realizando esse cálculo, o grupo encontrou uma capacitância mínima de:

C mínimo ≅ 5,3051647 nF

Sabendo a capacitância mínima, foi possível decidir qual tipo de capacitor a equipe utilizaria. O grupo optou pelo capacitor de placas paralelas, por ser de fácil execução, evitando futuros problemas.

Para o capacitor de placas paralelas, temos a seguinte relação:

C = Capacitância a ser usada pelo grupo

n = número de capacitores associados em paralelo

ε = Constante dielétrica do dielétrico

ε 0=  Constante dielétrica do vácuo = 8,85 E-12

d = Espessura da placa dielétrica = 4mm

A = Área da placa

O grupo escolheu como dielétrico o vidro, por ele ter uma rigidez dielétrica relativamente alta, entre 75 e 300 kV/cm, podendo resistir à tensão de 15 kV, que será fornecida pela fonte. A área calculada pelo grupo é referente ao tamanho das placas metálicas condutoras, e a partir dessa área calcularemos o tamanho dos lados das placas metálicas . Além disso, o valor de capacitância foi aproximado para 5,5 nF, para termos um valor de capacitância um pouco acima do mínimo possível, para termos certeza de que o capacitor absorveu a potência máxima do transformador, garantindo assim que ele não transforme parte da energia que ele fornece em energia térmica, o que poderia inutiliza-lo.

Com esses dados foi possível calcular o tamanho da área de cada placa, utilizando 5 capacitores:

Realizando esse cálculo, o valor encontrado para a área, utilizando cinco capacitores, foi, aproximadamente:

A ≅ 0,1381042059 m²


Refrências Bibliográficas:

HALLIDAY, D; RESNICK, R; WALKER, J. Fundamentos de física, volume 3. 8ª. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 398 p.

Lúcio Borges, Rogério  Ferreira. A sua “Bobina de Tesla”: Manual explicativo de como construir sua própria “Bobina de Tesla”. Poços de Caldas: 2014, 17 p.