Aula 143 — Capacitores em Circuitos de Corrente Contínua (Regime permanente)
50 minObjetivo geral
Compreender o comportamento de um capacitor num circuito de corrente contínua, incluindo o regime permanente.
Objetivos específicos
- Descrever o comportamento transitório de um capacitor ao ser carregado num circuito de corrente contínua (CC).
- Definir regime permanente como a situação em que a corrente pelo ramo do capacitor se torna nula.
- Calcular a corrente e a DDP em cada elemento de um circuito CC simples em regime permanente, tratando o capacitor como um circuito aberto.
- Calcular a carga armazenada no capacitor em regime permanente.
Conhecimentos prévios
- Capacitância e carga armazenada, Q=C·U (Módulo 8, Aula 125).
- Associação de resistores (Aulas 132-134).
Recursos didáticos
- Apresentação de slides — Possor_Aula143_Apresentacao.pptx.
- Calculadora simples.
- Quadro/lousa e material de escrita.
Desenvolvimento da aula
Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios
5 min · Ausubel — ativação de subsunçoresO professor pergunta: "depois que um capacitor está totalmente carregado num circuito de corrente contínua, ainda passa corrente elétrica pelo ramo dele?" Ouvir hipóteses.
Problematização Inicial
5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipadoPerguntar: um capacitor totalmente carregado se comporta, para fins de cálculo, como um fio comum ou como algo diferente? Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que um capacitor carregado continua permitindo a passagem de corrente, como um resistor comum.
Desenvolvimento Conceitual
20 min · Exposição dialogadaApresentação dos slides 2 a 9: quando um capacitor é ligado a um circuito de corrente contínua (CC), ele começa a se CARREGAR, e durante esse processo (regime TRANSITÓRIO) circula uma corrente pelo ramo do capacitor, que vai DIMINUINDO conforme ele carrega, até chegar a ZERO quando está totalmente carregado — essa situação final é o REGIME PERMANENTE. Isso resolve o obstáculo do Momento 2: em regime permanente, como não passa mais corrente pelo ramo do capacitor, ele se comporta, para efeitos de cálculo, como um CIRCUITO ABERTO — nenhuma corrente flui por esse ramo, mas a DDP sobre o capacitor NÃO é zero, sendo igual à DDP que existiria nos dois pontos onde ele está ligado se o ramo estivesse realmente aberto. A partir dessa DDP, calcula-se a carga armazenada usando Q=C·U (Aula 125 do Módulo 8).
Resolução Guiada
10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento ProximalResolução guiada: calcular a carga armazenada num capacitor de 5µF ligado, em regime permanente, a dois pontos com DDP de 8V (Q=4×10-5 C). Em duplas: discutir por que a DDP sobre o capacitor não é zero, mesmo com corrente nula no seu ramo.
Exercícios de Fixação
7 min · Prática independenteAplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).
Síntese e Fechamento
3 min · Consolidação (fechamento circular)Retomar a pergunta do Momento 1: não, em regime permanente não passa mais corrente pelo ramo do capacitor — ele se comporta como um circuito aberto, mesmo mantendo uma DDP e uma carga armazenada.
Avaliação formativa
Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.
Lista de exercícios
1. Em regime permanente, qual é a corrente que passa pelo ramo de um capacitor num circuito CC?
Gabarito: Zero — em regime permanente, o capacitor está totalmente carregado e não circula mais corrente pelo seu ramo.
2. Por que, em regime permanente, um capacitor pode ser tratado como um circuito aberto para fins de cálculo?
Gabarito: Porque nenhuma corrente flui pelo ramo do capacitor nessa situação, exatamente como aconteceria se esse ramo estivesse fisicamente interrompido (aberto) — isso simplifica os cálculos de corrente no restante do circuito.
3. Um capacitor de 5 µF está ligado, em regime permanente, a dois pontos de um circuito cuja DDP entre eles é 8V. Qual a carga armazenada nele?
Gabarito: Q=C·U=5×10-6×8=4×10-5 C.
4. Descreva o que acontece com a corrente no ramo de um capacitor desde o instante em que ele é ligado ao circuito até atingir o regime permanente.
Gabarito: No instante inicial (capacitor descarregado), a corrente no ramo é máxima; conforme o capacitor vai carregando, essa corrente diminui progressivamente, até chegar a zero quando o capacitor atinge a carga máxima (regime permanente).
5. Em regime permanente, a DDP sobre um capacitor é sempre zero, já que não passa corrente por ele? Justifique.
Gabarito: Não; a ausência de corrente não implica DDP nula — a DDP sobre o capacitor em regime permanente é igual à diferença de potencial que existiria entre os dois pontos aos quais ele está ligado, calculada tratando esse ramo como aberto; essa DDP pode ter qualquer valor, dependendo do restante do circuito.
Observações e extensão
Nota para o professor: esta é a última aula do Módulo 9 (Eletrodinâmica). Usar a síntese final como ponte para o Módulo 10 (Eletromagnetismo), onde a corrente elétrica passa a gerar campos magnéticos.