Cálculos

Capacitância

 O capacitor primário é utilizado para armazenar a energia do transformador e, em seguida, rapidamente, transferi-la para o enrolamento primário pelo faiscador¹.

  

Um pré requisito deste projeto foi a utilização de um transformador de neon 220V/15KV, então a partir dos dados  transformador pode-se calcular o valor da capacitância necessária.

Dados transformador:

V_p(Tensão de Entrada) ₌ 220V

V_s (Tensão de Saída)= 15kV

P (Potência)= 450W

I (Corrente nominal)= 30mA 

f (Frequência)= 60Hz  

 A capacitância² do capacitor primário pode ser determinada a partir dos valores de tensão e corrente do secundário do transformador. A fórmula que relaciona a capacitância com os valores de tensão e corrente é encontrada quando se deduz a fórmula da reatância capacitiva e a fórmula mais usual xc = 1/2π.f.C é uma simplificação da fórmula que foi utilizada.

 Com o valor da capacitância encontrado pode-se então pensar em qual tipo de capacitor o grupo ira confeccionar. Analisando os diversos tipos o grupo decidiu construir um capacitor de placas paralelo devido sua simplicidade estrutural e a facilidade de encontrar os materiais para confecção. A capacitância deste tipo de capacitor varia em relação da área das placas, do k o material dielétrico entre as placas e da distância entre elas e isso é notável quando se analisa a equação da capacitância.

A = área das placas

d  = distancia entre as placas

ε = permissividade elétrica do vácuo

k = constante dielétrica

No que se refere ao dielétrico entre as placas o grupo decidiu pelo vidro  relativamente barato, fácil de encontrar e tem um valor satisfatório de K. Com o dielétrico determinado pode-se agora pensar nas dimensões das placas e da distância d entre as placas, ou seja, neste caso será a espessura do vidro. Foi criada uma tabela no programa Excel onde foi realizado um estudo para saber as dimensões das placas variando os valores de d .Com isso concluímos  que era inviável a construção de apenas 1 capacitor devido as dimensões das placas que seriam inviáveis para transporte.Então foi decidido a construção de 3 capacitores de menor porte que quando posicionados em paralelo somam as capacitâncias e assim o valor necessário é fornecido.

3 capacitores em paralelo:

O grupo optou em utilizar a placa de vidro com diâmetro de 2 mm, então as dimensões das placas foram calculadas para d=2 mm.

 L = comprimento da aresta de uma placa quadrada

1-  O faiscador consiste em uma interrupção no circuito onde se coloca dois metais condutores distanciados, e quando o capacitor é carregado rompe-se o dielétrico do ar entre os mesmos e alimenta a bobina primária.

2- Capacitância se configura como a quantidade de carga necessária para gerar uma diferença de potencial entre as duas placas de um capacitor, que são de material condutor, carregadas com cargas de mesmo valor absoluto, mas sinais opostos (HALLIDAY, 2009, p. 111 e 112).

Bobina Primária

Bobina Secundária

Referências Bibliográficas

HALLIDAY, David. Fundamentos de física vol. 3: Eletromagnetismo. 8º edição. Cidade: Editora Gen. 2009. 395 páginas.

SILVA, Domingos - A versatilidade da bobina de tesla na prática docente do ensino de física. Fortaleza: 2012, 38 p.