13 01 002 eag1 capacitores srg

Sinésio Raimundo Gomes Engenheiro Eletricista - CREA 5060689324

[email protected]

Eletrônica Analógica Aplicada. Aula 002

2 CAPACITORES .......................................................................................................................25

2.1 Formas Construtivas de Capacitor ...............................................................................26

2.1.1 Capacitor de placas empilhadas ...........................................................................27

2.1.2 Capacitor de filme enrolado ..................................................................................27

2.1.3 Capacitor variável ...................................................................................................27

2.2 Capacitores Fixos ............................................................................................................28

2.2.1 Capacitores Cerâmicos ...........................................................................................28

2.2.2 Capacitores de poliéster .........................................................................................28

2.2.3 Capacitores "Zebrinhas" .........................................................................................29

2.2.4 Capacitores Eletrolíticos.........................................................................................30

2.2.5 Capacitores de Tântalo ...........................................................................................30

2.2.6 Capacitores de Polipropileno ................................................................................32

2.3 Capacitores Variáveis .....................................................................................................32

2.4 Capacitores - Parte Prática .............................................................................................33


[email protected]



[email protected]


2 CAPACITORES

A função do capacitor é armazenar a energia elétrica. O capacitor também funciona

como um filtro, a passagem de corrente alternada (AC), e de bloqueio de corrente direta

(DC).

Este símbolo é usado para indicar um

capacitor em um diagrama de circuito. O

capacitor é construído com duas placas de

eletrodos paralelos, mas separados por um

isolador. Quando a tensão de CC é aplicada

ao capacitor, uma carga elétrica é

armazenada em cada eletrodo. Enquanto o

capacitor está carregando, a corrente flui. A

corrente será interrompida quando o

capacitor está totalmente carregado.

O valor de um capacitor (capacitância), é dado em unidades chamada Farad (F). A

capacitância de um capacitor é geralmente muito pequena, de modo as unidades, tais

como o microfarad (10-6F), nanofarad (10 9F), e picofarad (10-12F) são utilizados.

Um código de três dígitos é utilizado para indicar o valor de um condensador.

Existem duas maneiras em que a capacitância pode ser escrito. Um usa letras e números, o

outro usa apenas números. Em qualquer caso, há apenas três caracteres usados. [10n] e

[103] denotam o mesmo valor de capacitância.

O método utilizado é diferente dependendo do fornecedor capacitor. No caso em

que o valor é apresentado com o código de três dígitos, o primeiro e segundo números da

esquerda mostram a figura 1 e na figura 2, e o dígito 3 é um multiplicador que determina

quantos zeros devem ser adicionados à capacitância. Picofarad (pF) unidades são escritos

desta forma.

Por exemplo, quando o código é [103], indica que 10 x 103, ou 10000 pF = 10

nanofarad (nF) = 0,01 microfarad (uF). Se o código passou a ser [224], seria 22 x 104 =

220000 ou pF = 220nF = 0.22µF. Valores abaixo de 100pF são exibidos com dois dígitos

apenas. Por exemplo, 47 seria 47pF.

Figura 2.1: Capacitores


[email protected]


O capacitor tem um isolador (o dieléctrico) entre duas folhas de eletrodos.

Diferentes tipos de capacitores usam materiais diferentes para o dielétrico, fato que altera

a tensão de ruptura do capacitor.

Ao usar um capacitor, você deve prestar atenção para a tensão máxima que pode

ser usado. Esta é a "tensão de ruptura". A tensão de ruptura depende do tipo de capacitor

a ser utilizado. Você deve ter um cuidado especial com capacitores eletrolíticos, pois a

tensão de ruptura é relativamente baixa. A tensão de ruptura de capacitores eletrolíticos é

apresentado como Tensão de trabalho.

A tensão de ruptura é a tensão que,

quando excedido fará com que o dielétrico

(isolante) no interior do condensador de

quebrar e conduzir. Quando isso acontece,

a falha pode ser catastrófica. Quando um

multímetro análogo ajustado para medir a

resistência, for conectado a um capacitor

eletrolítico de 10 microfarads (µF), uma

corrente fluirá, mas somente por um momento. Você pode confirmar que a agulha do

medidor desloca-se para retornar logo a seguir.

2.1 Formas Construtivas de Capacitor

Há várias formas de construir

capacitores. A formas geométricas influencia

no valor da capacitância. Para o capacitor

básico (no vácuo), a capacitância é dada por:

Onde ε é a constante de

permissividade (ou constante elétrica) do

material e os demais fatores as dimensões do

capacitor.

Figura 2.2: Teste de Capacitores

Figura 2.3: Formas construtiva de

capacitores.


[email protected]


2.1.1 Capacitor de placas empilhadas

Este Capacitor de elementos planos tem um

dielétrico de maior constante

dielétrica, maior área das

placas, pequena distância entre as placas,

isto é, menor espessura do

dielétrico. Entretanto, a redução da

espessura do dielétrico é limitada pela tensão

de operação do capacitor. Na prática, os

capacitores são construídos de forma a

maximizar a área das placas no menor espaço físico possível.

2.1.2 Capacitor de filme enrolado

Este Capacitor de placas planas empilhadas,

eletricamente ligadas de forma alternada e

filmes de dielétrico entre elas. O tipo de

filmes de metal e de dielétrico enrolados em

forma de bobina é também bastante

usado. Por apresentar constante e rigidez

dielétrica baixas, o ar é pouco usado como

dielétrico.

2.1.3 Capacitor variável

Neste Capacitor há um conjunto de placas

fixas intercalado com um de placas móveis

que podem girar em torno de um eixo

comum. Assim, a área efetiva do capacitor

varia e, por consequência, a capacitância.

Figura 2.4: Capacitor de placas empilhadas

Figura 2.5: Capacitor de filme enrolado

Figura 2.6: Capacitor variável


[email protected]


2.2 Capacitores Fixos

Há vários materiais que compõem o dielétrico dos capacitores, este material

influencia no valor da capacitância.

2.2.1 Capacitores Cerâmicos

Capacitores cerâmicos são construídos com materiais, tais como bário titânio ácido

utilizado como dielétrico.

Estes capacitores podem ser usados

em aplicações de alta frequência. Estes

Capacitores têm a forma de um disco. A sua

capacidade é comparativamente pequena.

O Capacitor do lado esquerdo é um

capacitor 100pF com um diâmetro de cerca

de 3 mm. O Capacitor do lado direito é

impressa com 103, então torna-se 10 x 1000

pF 0,01 µF. O diâmetro do disco é de cerca de 6 mm.

Capacitores de cerâmica não têm polaridade e não deve ser usado para circuitos

analógicos, porque eles podem distorcer o sinal.

2.2.2 Capacitores de poliéster

O Capacitores de poliéster usa

película de poliéster fina como o dielétrico.

Eles não são de alta tolerância, mas eles são

baratos e acessíveis. A sua tolerância é de

cerca de 5% a 10%.

Capacitor 1: 0,001 µF (impressos com

001K): [A largura de 5 mm, a altura de 10

mm, a espessura de 2 mm].

Capacitor 2: 0,1 µF (impressos com

104K): [A largura de 10 mm, a altura de 11

mm, a espessura de 5mm].

Figura 2.7: Capacitor Cerâmico

Figura 2.8: Capacitor de Poliéster


[email protected]


Capacitor 3: 0,22 µF (impresso com 0,22 K): [A largura 13 mm, a altura de 18 mm, a

espessura de 7 milímetros].

Cuidados devem ser tomados, pois diferentes fabricantes usam métodos diferentes

para indicar os valores de capacitância.

2.2.3 Capacitores "Zebrinhas"

Modelos mais antigos de capacitor,

geralmente fabricados pela Ibrape usam o

sistema de código de cores. Estes eram

conhecidos como "zebrinha" devido a suas

listras coloridas. Este sistema usa 5 faixas

coloridas que indicam o valor, tolerância

em % e a tensão de máxima de trabalho.

A leitura é feita de cima para baixo e

segue o mesmo sistema utilizado nos

resistores, onde as duas primeiras listras

indicam os dois primeiros dígitos do valor, a terceira indica o numero de zeros, a quarta a

tolerância e por fim a quinta listra indica a tensão de isolação. Estes capacitores de

poliéster estão disponíveis com valores desde 1nF ate 4,7µF .

Capacitores tem o seu valor especificado em Farads que é a unidade básica, mas por

conveniência e facilidade na representação numérica é mais comum se utilizar de

submúltiplos dessa unidade básica.

A conversão entre um submúltiplo e outro é muito simples. Imaginemos um

capacitor de 100000pF, o numero é muito grande para gravar no corpo do capacitor, a

solução é puxar a "virgula" três casas para a esquerda e subir um submúltiplo. Assim

sendo este mesmo capacitor pode ser grafado como 100nF. Mas em alguns caso, com este

valor pode acontecer uma simplificação maior ainda. Então basta deslocar a "virgula" mais

3 casas a esquerda e subir mais uma unidade. Assim sendo o mesmo capacitor de 100000pf

também pode ser representado como 0,1µF

Apesar do seu desuso em circuitos de nova geração pode ainda ser muito útil na

indústria e em equipamentos antigos que necessitem de reparos.

Figura 2.9: Capacitor "Zebrinha"


[email protected]


2.2.4 Capacitores Eletrolíticos

Nos Capacitores eletrolíticos o alumínio é utilizado para os elétrodos por meio de

uma membrana delgada de oxidação. Grandes valores de capacitância podem ser obtidos,

em comparação com o tamanho do capacitor, pois o dielétrico utilizado é muito fino.

A característica mais importante de

capacitor eletrolíticos é que eles têm

polaridade. Eles têm um positivo e um

negativo. Isto significa que é muito

importante a maneira em que estão

ligados. Se o capacitor é submetido à

tensão superior a sua tensão de trabalho,

ou se ele está conectado com inversão de

polaridade, pode estourar.

É extremamente perigoso, porque pode literalmente explodir. Geralmente, no

diagrama do circuito, o lado positivo é indicado por um símbolo "+" (mais). Capacitores

eletrolíticos são comercializados no valor de cerca de 1 micro F a milhares de micro F.

Principalmente esse tipo de capacitor é usado como um filtro de ondulação em um

circuito de alimentação de energia, ou como um filtro para ignorar os sinais de baixa

frequência, etc. Uma vez que este tipo de capacitor é relativamente semelhante à natureza

de construção de uma bobina, não é possível utilizar para os circuitos de alta frequência. A

fotografia da esquerda é um exemplo de valores diferentes de condensadores eletrolíticos

em que a capacitância e tensão diferentes.

O tamanho do capacitor, por vezes, depende do fabricante. Assim, o tamanhos

mostrados aqui nesta página são apenas alguns exemplos. Na foto a marca que indica o

condutor negativo do componente. Você precisa prestar atenção para a indicação de

polaridade, para não cometer um erro quando você montar o circuito.

2.2.5 Capacitores de Tântalo

Capacitores de tântalo são capacitores eletrolíticos que usam um material chamado

tântalo para os eletrodos. Grandes valores de capacitância semelhantes aos capacitores

eletrolíticos de alumínio podem ser obtidas. Além disso, os condensadores de tântalo são

Figura 2.10: Capacitores Eletrolíticos.


[email protected]


superiores aos condensadores eletrolíticos de alumínio pois trabalha e maiores

temperatura e frequência.

Na construção, quando o pó de tântalo é

cozido, a fim de solidificar, forma uma fenda

interna. Uma carga elétrica pode ser

armazenado nesta fenda.

Estes capacitores têm polaridade.

Normalmente, o símbolo "+" é usada para

mostrar o terminal positivo do componente.

Não inverter a polaridade sobre esses tipos.

Capacitores de tântalo são um pouco

mais caros do que capacitores eletrolíticos de

alumínio. Capacitância pode mudar com a

temperatura, assim como de frequência, e

esses tipos são muito estáveis. Assim, capacitores de tântalo são usados para circuitos que

exigem uma elevada estabilidade nos valores de capacitância. Além disso, o uso de

capacitores de tântalo para sistemas de sinais analógicos melhora o desempenho, porque o

ruído de corrente pico que ocorre com os capacitores eletrolíticos de alumínio não aparece.

Onde é necessário alta estabilidade é melhor utilizar capacitores de tântalo. A figura

ilustra o capacitor de tântalo. Os valor da capacitância é de 10 µF (35V). O símbolo "+" é

usada para mostrar o condutor positivo do componente.

Figura 2.11: Capacitor de tântalo


[email protected]


2.2.6 Capacitores de Polipropileno

Este capacitor é utilizado quando é

necessário uma maior tolerância do que

capacitores de poliéster podem oferecer. A

película de polipropileno é utilizada para o

dielétrico. Diz-se que não há quase

nenhuma mudança de capacitância nestes

dispositivos se eles são usados com

frequência de 100KHz ou menos. Este

capacitores têm uma tolerância de ± 1%.

Estes capacitores não tem polaridade.

2.3 Capacitores Variáveis

Capacitores variáveis são utilizados principalmente para ajuste de frequência. Há

capacitores que usam cerâmica como dielétrico e ostros que usam filme de poliéster para o

dielétrico.

Um dos fios do componente é ligado ao

parafuso de ajuste do capacitor. Isto significa

que o valor do condensador pode ser afetada

pela capacidade de a chave de fendas na sua

mão. É preferível utilizar uma chave especial

para ajustar estes componentes.

Os capacitores variáveis são

codificado por cores diferentes. Azul: 7PF (2-9), branco: 10pF (3 - 15), verde: 30pF (5 - 35),

marrom: 60pF (8 - 72).Existem vários tipos de capacitores variável, escolhidos de acordo

com a finalidade para a qual eles são necessários. Os Capacitores da figura C1: 20pF (3PF -

27pF) , tem as seguintes dimensões: espessura 6 mm, altura 4,8 milímetros.

Figura 2.12: Capacitores de Polipropileno

Figura 2.13: Capacitores Variáveis


[email protected]


2.4 Capacitores - Parte Prática

A carga elétrica (Q) armazenada por um capacitor (C) é dada por: Q = C.V . Onde:

C é a capacitância em Farad, V é a tensão elétrica em Volts e a unidade de carga elétrica é

Coulomb. Exemplo: Q = 100µF .12V = 1200µC.

A energia elétrica armazenada pelo

capacitor será: W = C.V.V / 2 => w =

100µ.12.12/ 2 => w = 100.10-6.144 / 2

=> W = 0,0072 joule.

Para carga e descarga de capacitores

usamos o circuito RC. A função do resistor

R é controlar o tempo de carga do capacitor.

O tempo de carga depende diretamente do

produto RC. Após uma constante de tempo RC, o capacitor carrega com 63,2% da tensão

da fonte.( 63,2% de V ).

R.C = 100.103. 100.10--6 => R.C =10000.10--3 = 10 segundos.

Após 5.R.C, o capacitor está praticamente carregado com a tensão da fonte (99,3% de V ).

t = 5.R.C = 5. 100.103. 100.10--6 => t = 50000.10--3 segundos => t = 50 segundos.

Para controlar o tempo de descarga

liga-se um resistor em paralelo com o

mesmo. A função do resistor R é controlar

o tempo de descarga do capacitor e este

depende diretamente do produto RC. Após

uma constante de tempo RC, o capacitor

perde 63,2% da sua carga.(ainda tem 36,8%

da carga inicial). Após 5.R.C, o capacitor

estará praticamente descarregado. (terá

somente 0,7% da carga inicial).

Com a chave na posição 1, o capacitor carrega através do resistor R1 e com a chave

na posição 2 descarrega através do resistor R2. Se R1 = R2, o tempo de carga é igual ao

tempo de descarga.

Figura 2.13: Circuito RC

Figura 2.14: Curvas de Carga e descarga de

Capacitores


[email protected]


Para a carga e a descarga tem-se uma função exponencial. No início do processo, a

tensão varia rapidamente num pequeno intervalo de tempo e no final do processo, a

tensão varia lentamente num grande intervalo de tempo.

Parte Prática: Monte o circuito e com o capacitor descarregado, acione a chave e o

cronômetro. Determine e anote o instante em que cada tensão for atingida, anote os

valores em uma tabela.

Vcc = 10 Volts Resistor = 100 KW Capacitor = 10 mF RC =

Volts (V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tempo (s)

Referência: << http://eletronicaanalogica1.blogspot.com.br/2013/02/capacitores.html >>

Revisão: 02 de fevereiro de 2013. Professor Sinésio Raimundo Gomes

13 01 002 eag1 capacitores srg

Documents

Transcript of 13 01 002 eag1 capacitores srg