2 - Capacitores - Eletrônica Analógica

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Campos Campus-Centro
Eletrônica Analógica
Capacitores
Jessika Nunes
2025.1
Capacitores
Capacitor é um componente que armazena energia num campo elétrico, acumulando um desequilíbrio interno de carga elétrica.
O capacitor é constituído de dois elementos condutores (placas ou armaduras) separadas por um elemento isolante (dielétrico).
Capacitores
Capacitância ou capacidade elétrica é a grandeza escalar determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser acumulada em si por uma determinada tensão e pela quantidade de corrente alternada que atravessa um capacitor numa determinada frequência. Sua unidade é dada em farad (F).
Portanto a capacitância corresponde à relação entre a quantidade de carga acumulada pelo corpo e o potencial elétrico que o corpo assume em consequência disso.
Capacitores
Capacitância ou capacidade:
Capacitores
O dielétrico é um material isolante elétrico que, sob a atuação de um campo elétrico exterior acima do limite de sua rigidez dielétrica, permite o fluxo da corrente elétrica.
Constante dielétrica (ε) é uma propriedade do material isolante utilizado em capacitores que influi na capacitância total do dispositivo. Matematicamente, ε=Q/Q0 é a razão entre a carga Q, obtida com uma 
determinada tensão no capacitor que contém um dado dielétrico e a carga Q0, que é a carga que existiria se os eletrodos estivessem separados pelo vácuo.
Capacitores
Basicamente a constante dielétrica pode ser entendida como a relação entre um capacitor com determinado dielétrico e outro capacitor com as mesmas dimensões, cujo dielétrico é o vácuo. A constante dielétrica é adimensional.
Capacitores 
Capacitores Fixos
Símbolos:
Capacitores 
Capacitores Fixos
Os capacitores podem ser feitos de diferentes tipos de material:
Capacitores plásticos (poliestileno, poliester, polipropileno):
Consistem em duas folhas de alumínio separados pelo dielétrico de material plástico. Sendo os terminais ligados às folhas de alumínio (A B C).
Capacitores eletrolíticos de alumínio:
Consistem em uma folha de alumínio anodizada como armadura positiva, onde por um processo eletrolítico, forma-se uma camada de óxido de alumínio que serve como dielétrico. Um fluído condutor, o eletrólito, que impregnado em um papel poroso, é colocado em contato com outra folha de alumínio de maneira a formar a armadura negativa (D E F).
Capacitores 
Capacitores Fixos
Capacitores cerâmicos: 
Apresentam com dielétrico um material cerâmico, que é revertido por uma camada de tinta, que contem elemento condutor, formando as armaduras. O conjunto recebe um revestimento isolante. São capacitores de baixos valores de capacitância e altas tensões de isolação (A B C).
Capacitores 
Capacitores Fixos
Possuem sua capacitância variável normalmente por atuação mecânica. A variação de capacitância se faz alterando o tamanho das armaduras ou a distância entre elas.
Símbolos:
Capacitores 
Capacitores Variáveis
Capacitores 
Capacitores Variáveis
Capacitores 
Capacitores Variáveis
Capacitores 
Capacitores Variáveis
Capacitores 
Carregamento do Capacitor
É dada pela fórmula:
Onde:
VC (t) é a tensão no capacitor no tempo t.
VF é a tensão final ou a tensão de fonte aplicada ao circuito.
e é a base do logaritmo natural (aproximadamente 2,71828).
R é a resistência em ohms (Ω).
C é a capacitância em farads (F).
t é o tempo em segundos (s).
Capacitores 
Carregamento do Capacitor
Capacitores 
Carregamento do Capacitor
A constante de tempo (RC) é um parâmetro fundamental que determina a velocidade com que o capacitor se carrega. Ela é dada pelo produto da resistência (R) e da capacitância (C) e indica o tempo necessário para a tensão no capacitor atingir aproximadamente 63,2% de seu valor final (VF) durante o processo de carregamento.
Capacitores 
Carregamento do Capacitor
Pontos Importantes no Gráfico
t=0: No momento inicial, a tensão no capacitor é zero (VC=0).
t=RC: Após um intervalo de tempo igual à constante de tempo (RC), a tensão no capacitor atinge aproximadamente 63,2% de VF.
VC=0,632×VF
t=2RC: A tensão no capacitor continua a aumentar e atinge cerca de 86,5% de 
t=3RC: A tensão se aproxima ainda mais de 
VF , alcançando aproximadamente 95% do valor final.
t→∞: Quando t tende ao infinito, a tensão no capacitor se aproxima de VF de forma assintótica, nunca atingindo exatamente VF em tempo finito.
Capacitores 
Carregamento do Capacitor
Capacitores 
Associação de Capacitores 
Capacitores em série: 
Aumento da espessura do dielétrico diminui a capacitância. 
Capacitores 
Associação de Capacitores 
Capacitores em série:
Q1 = Q2 = Q3 = QN = Q
V1 + V2 + V3 + ... + Vn = V
Como V = Q/C, então:
 + + + ... + = 
 + + + ... + 
Capacitores 
Associação de Capacitores 
Capacitores em paralelo: 
Age como: 
Maior área de placas aumenta a capacitância.
Capacitores 
Associação de Capacitores 
Capacitores em paralelo:
V1 = V2 = V3 = VN = V
Q1 + Q2 + Q3 + ... + Qn = Q
Como Q = C x V, então:
Ceq x V = C1 x V + C2 x V + C3 x V + ... + Cn x V
Ceq = C1 + C2 + C3 + ... + Cn
 
A reatância capacitiva (XC) é a oposição que um capacitor oferece à passagem de corrente alternada, medida em ohms (Ω). Diferente da resistência, a reatância capacitiva é dependente da frequência do sinal de corrente alternada que atravessa o capacitor.
A reatância capacitiva diminui com o aumento da frequência, permitindo maior passagem de corrente e aumenta com a diminuição da frequência, restringindo a passagem de corrente.
Capacitores 
Reatância Capacitiva 
Capacitores 
Reatância Capacitiva 
A reatância capacitiva é dada pela fórmula:
Onde:
X C é a reatância capacitiva em ohms (Ω);
f é a frequência da corrente em hertz (Hz);
C é a capacitância em farads (F);
π é a constante matemática (aproximadamente 3,14159).
X C 
A corrente (I) em um capacitor lidera a tensão (V) em 90°, criando uma defasagem entre a corrente e a tensão. Isso significa que o pico de corrente ocorre um quarto de ciclo (ou 90°) antes do pico de tensão.
Quando a tensão começa a aumentar, o capacitor já está começando a se carregar, o que faz com que a corrente atinja seu pico antes da tensão.
Eles respondem instantaneamente à mudança de tensão, ajustando rapidamente a corrente que flui através deles.
Capacitores 
Reatância Capacitiva 
A relação entre a tensão e a corrente em um capacitor pode ser expressa pelas equações senoidais:
Tensão
 Vc(t) = Vm x sin (ωt)
Corrente
Ic(t) = Im x sin (ωt +90°)
Capacitores 
Reatância Capacitiva 
Onde:
VC (t) é a tensão instantânea no capacitor.
I C(t) é a corrente instantânea através do capacitor.
Vme Im são as amplitudes máximas de tensão e corrente, respectivamente.
ω é a frequência angular, calculada como ω=2πf.
t é o tempo.
Capacitores 
Reatância Capacitiva 
Em um circuito RC, a frequência de corte (fc) é a frequência em que a impedância capacitiva iguala a resistência. Ela é calculada por:
Capacitores 
Reatância Capacitiva 
Capacitores 
Reatância Capacitiva 
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