Capacitores: Tipos, Funcionamento e Aplicações

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Capacitores
Um capacitor é um componente eletrônico e tem como principal função armazenar energia elétrica. Ele é formado por duas placas condutoras e entre essas placas há um isolante denominado dielétrico.
	Quando uma tensão é aplicada entre estas placas condutoras, que são de chamadas armaduras, ele se carrega: uma armadura armazena cargas positivas e a outra armazena cargas negativas. A quantidade de cargas na armadura positiva é a mesma armazenada na armadura negativa, apenas tendo polaridade oposta.
	O material isolante, denominado dielétrico normalmente dá nome ao capacitor. A forma como são construídos pode variar assim como o tamanho dependendo de quanto de carga se deseja que eles armazenem. 
Para que haja um campo elétrico uniforme é necessário que haja uma interação específica, limitando os possíveis formatos geométricos de um capacitor, assim alguns exemplos de capacitores são: 
 Capacitores Cilíndricos Capacitores Planos
 
Tipos de Capacitores
	Os tipos de capacitores tem a ver com a forma de construção e os materiais que são usados. Existem capacitores de cerâmica, poliéster, tântalo, mica, vidro, teflon, alumínio e até capacitores que utilizam óleo em sua composição. Quanto ao formato, eles podem ser chatos, cilíndricos, quadrados, SMD de vários tamanhos e até em outros formatos menos convencionais. 
Há vários tipos de capacitores dependendo do material e da tecnologia de fabricação.
 
As diferenças entre os tipos são importantes, pois conforme o material usado como dielétrico, podem se manifestar propriedades especificas que tornam os capacitores ideais para determinadas aplicações, enquanto os capacitores cerâmicos e de mica são indicados para circuitos de altas frequências, os de poliéster e eletrolíticos são indicados para aplicações em circuitos de corrente contínua e baixas frequências.
Capacitor Eletrolítico
Ele se diferencia-se dos demais por ter o material dielétrico de espessura extremamente pequena com relação aos outros. Internamente é composto por duas folhas de alumínio, separadas por uma camada de óxido de alumínio, enroladas e embebidas em um eletrólito líquido. Este capacitor possui polaridade, ou seja, um jeito correto de colocá-lo em qualquer circuito (terminal maior o positivo), caso ele seja polarizado da maneira incorreta, o capacitor entra em processo de curto circuito. Neste capacitor é muito perigoso polariza-lo incorretamente, pois ele pode explodir liberando gases. Os mais modernos não explodem nestes casos, apenas incham. Geralmente este capacitor vem com marcação de qual terminal é positivo e qual é negativo. Esse tipo de capacitor é encontrado em fontes de tensão, onde além de tornar a fonte mais estável é capaz de filtrar possíveis ruídos que possam vir da rede elétrica.
Capacitor de Poliéster
 
Formado por várias camadas de poliéster e alumínio, o que o torna bastante compacto. Este capacitor tem uma capacidade de autorregeneração, no caso de dano entre as camadas (por pulsos de tensão acima do especificado, por exemplo), o material metálico que está sobre a folha de poliéster evapora, por ser muito fino, evitando um curto circuito. A quantidade de folhas e a espessura das mesmas determinam a capacitância deste capacitor.
Capacitor Cerâmico
 
Ele é um dos modelos mais conhecidos e usados. Consiste em um disco de cerâmica (material dielétrico), com duas fitas metálicas em cada uma das suas faces. Este capacitor geralmente causa certa confusão nos valores descritos sobre sua superfície (como valor de capacitância, por exemplo). São usados para circuitos de alta frequência e corrente contínua, e armazenam pequenas quantidades de cargas elétricas. São encontrados em televisões, rádios, flash de câmeras, roteadores etc.
Capacitor de Tântalo
 
São usados para substituir os capacitores de eletrolítico, quando se quer minimizar o circuito. Seu material dielétrico é o Óxido de Tântalo, tem baixa corrente de fuga, e uma vida útil geralmente maior do que de outros eletrolíticos. Estes também merecem cuidado na hora da polarização, pois se polariza-lo de maneira incorreta certamente ocasionará em uma explosão imediata. Para prevenir isto os fabricantes tomam o cuidado de deixar o terminal positivo maior que o terminal negativo.
Capacitor de Mica
O material dielétrico deste capacitor é a mica. As placas são de prata, e estas envolvem a folha de mica. Altamente estável quanto à temperatura e possui baixa perda de carga. Muito usado sem circuitos osciladores e circuitos ressonantes. Estes capacitores podem ou não possuir terminais, como os já citados possuem. Alguns modelos são soldados diretamente na placa a qual será montado o circuito, isso ocasiona uma boa dissipação do calor quando se está trabalhando com potências elevadas.
Capacitor SMD
 
São usados em todo tipo de equipamentos eletrônicos. O material dielétrico destes capacitores pode ser de cerâmica, tântalo, entre outros. Por serem muito pequenos, geralmente são montados nos circuitos por robôs. Ele não possui terminais, este componente é de montagem em superfície.
Capacitor Variável
São usados em circuitos sintonizados, como a sintonia de um rádio. O material dielétrico geralmente é o ar, e as placas são de alumínio ou latão. Não são indicados para trabalhar em altas potencias e tensões elevadas. Nestes dispositivos, pode-se controlar a área das superfícies condutoras submetidas ao campo elétrico, efetivamente controlando a capacitância.
Capacitor a Óleo
Não são mais fabricados, e por isso são verdadeiras raridades. Eles eram usados em equipamentos valvulados, onde requer alta isolação. Sua composição era de fitas de alumínio enroladas em um papel embebido por óleo. Da mesma forma, os capacitores de papel já não são mais fabricados, eles eram usados nos primórdios da eletrônica. Eram constituídos por folhas metálicas e um tubo enrolado de papel. Estes materiais eram embebidos de cera de abelha.
Capacitores de Vidro
O capacitor de vidro é caracterizado por camadas alternadas de folhas de alumínio e tiras de vidros, agrupadas até que seja obtida a estrutura do capacitor desejado. A construção é então fundida em um bloco monolítico com a mesma composição do vidro usado como dielétrico.
São caros, mas oferecem um excelente nível de desempenho e qualidade. E uma característica interessante é que são resistentes a radiação nuclear.
Função do Capacitor
Os capacitores são componentes que tem a função de armazenar energia elétrica. Quando se conecta um capacitor a uma fonte de energia, ele a absorve até ficar com a mesma tensão da fonte. Quando retirar a fonte, o capacitor continuará carregado e poderá utilizar esta energia para alimentar um circuito. Este processo é bastante parecido com o de uma bateria, mas o capacitor carrega e descarrega muito mais rápido que as baterias, além de poder repetir este ciclo muito mais vezes antes de estragar.
Grandezas Características 
Uma das características mais interessantes do capacitor, que possibilita inúmeras aplicações tecnológicas, sobretudo em eletrônica, é o seu tempo de carga e descarga. 
É necessário entender cada tipo de capacitor e estar atendo as seguintes especificações destes componentes, a capacitância, a tensão elétrica.
Capacitância: É a habilidade de um elemento armazenar carga elétrica. Sempre que dois condutores estão separados por um material isolante, que pode inclusive ser o ar, existe uma capacitância. A unidade de capacitância é o Farad (F), os capacitores usados na maioria dos equipamentos eletrônicos comuns possuem capacitâncias muito pequenas, o que o torna normal o uso dos seus submúltiplos.
Submúltiplos mais utilizados:
A capacitância podeser medida pela seguinte fórmula: C=q 
 U
Onde q é a quantidade de carga, dada em Coulomb e U é o potencial eletroestático, dado em Volts. Quanto maior for o material, maior será sua capacitância.
Na tabela abaixo, os códigos de tolerância de capacitância.
	Até 10pF
	Código
	Maior que 10pF
	±0,1pF
	B
	
	±0,25pF
	C
	
	±0,5pF
	D
	
	±1,0pF
	F
	±1%
	
	G
	±2%
	
	H
	±3%
	
	J
	±5%
	
	K
	±10%
	
	M
	±20%
	
	S
	+ 50% - 20%
	
	Z
	+ 80% -20%
	
	P
	+ 100% - 0%
Na 
O coeficiente de temperatura "TC" é o que define a variação da capacitância dentro de uma determinada faixa de temperatura. O "TC" é normalmente expresso em % ou ppm/°C ( partes por milhão / °C ). É usado uma sequência de letras ou letras e números para representar os coeficientes.
Tensão Elétrica
Quanto maior for a tensão, maior deverá ser a quantidade de isolantes entre os condutores, consequentemente maior será o tamanho do capacitor. Cada capacitor suporta uma tensão máxima, por exemplo, se um capacitor tem tensão especificada de 16V não significa que ele vai estar com 16V o tempo todo, Se colocar 5V nele, ele vai ficar com 5V, a diferença é que se você colocar 16V, significa que ele já está no limite e passando disso, há riscos de vazamentos ou até mesmo explosões. Por isso quando há a necessidade de efetuar uma troca de capacitor, é fundamental escolher um de tensão igual ou superior ao capacitor original.
Na tabela abaixo podemos compreender outros coeficientes.
Onde: 
V= tensão elétrica 
I= corrente elétrica 
R= resistência elétrica
Se analisarmos mais profundamente para calcular a tensão, poderemos calcular também através da potência elétrica:
 
V= P/I
Onde: 
P= potência elétrica 
I= corrente elétrica 
	Temperatura Mínima
	Temperatura Máxima
	Variação Máxima de Capacitância
	X
	- 55 ºC
	4
	+ 65 ºC
	A
	± 1.0 %
	Y
	- 30 ºC
	5
	+ 85 ºC
	B
	± 1.5 %
	Z
	- 10 ºC
	6
	+ 105 ºC
	C
	± 2.2 %
	
	
	7
	+ 125 ºC
	D
	± 3.3 %
	
	
	8
	+ 150 ºC
	E
	± 4.7 %
	
	
	9
	+ 200 ºC
	F
	± 7.5 %
	
	
	
	
	P
	± 10 %
	
	
	
	
	R
	± 15 %
	
	
	
	
	S
	± 22 %
	
	
	
	
	T
	± 22 % / - 33 %
	
	
	
	
	U
	± 22 % / - 56 %
	
	
	
	
	V
	± 22 % / - 82 %
Associação de Capacitores
 Em geral, os circuitos elétricos e eletrônicos são constituídos de vários componentes, associados de diferentes maneiras. Uma forma simples de abordar esse tipo de problema é considerar a associação dos componentes de um mesmo tipo. 
Associação em Série
E um circuito com duas ou mais cargas que estão sendo alimentadas em série uma com a outra, ligadas em sequência, havendo apenas um único caminho para a passagem de corrente elétrica. Uma outra forma de visualizar um circuito em série é que as cargas têm apenas um ponto em comum entre elas, ou seja, não há nenhum ponto de derivação.
 Associação em série
	
 Na associação em série a armadura negativa do capacitor está ligada a armadura positiva do capacitor seguinte. Quando os capacitores são ligados em série a carga da associação é igual para todos os capacitores.
Q = constante
Portanto a diferença de potencial elétrico é expressa em cada capacitor por;
Se, C= Q / V
Isolando “V”, temos que;
U1=Q/C1
U2=Q/C2
U3=Q/C3
Como U=U1+U2+U3, percebemos que Q/Ceq = (Q/C1) + (Q/C2) + (Q/C3)
Portanto a capacitância equivalente (Ceq) é dada por : 1/Ceq=1/C1+1/C2+1/C3  +.... 1/Cn
Vantagens e Desvantagens
 Uma de suas vantagens é a associação dos resistores para aumentar o valor da resistência total do circuito, além de usar dispositivos elétricos e eletrônicos em série com cargas, como chaveamento, ligando ou desligando.
 As principais desvantagens é que ao ligar as cargas em série, qualquer uma delas que pare de funcionar irá abrir o circuito, consequentemente interrompendo o funcionamento das demais. Além do mais, devido a tensão variar de uma carga para a outra elas não irão trabalhar com a máxima potência.
 O circuito em paralelo também é composto por duas ou mais cargas, porém diferente do circuito em série, todas essas cargas possuem o mesmo ponto em comum, ou seja, há um ponto de derivação para todas elas, fazendo com que o fluxo da corrente elétrica separe proporcionalmente para cada carga, de acordo com o valor de sua resistência.
Associação em Paralelo
Uma associação em paralelo pode ocorrer para qualquer quantidade de capacitores maior ou igual a 2. Neste tipo de ligação, a carga em cada capacitor será diferente, uma vez que cada capacitor “rouba” uma quantidade de carga no momento que é atravessado por uma corrente elétrica. Porém, analisando a imagem podemos perceber que todos os capacitores possuem a mesma voltagem (V), já que é notável que todos possuem a mesma diferença de potencial entre seus polos.
	 Associação em paralelo
Na associação de capacitores em paralelo as armaduras negativas do capacitor são ligadas entre si assim como as armaduras positivas do capacitor. Quando os capacitores são ligados em paralelo a ddp da associação é a mesma para todos os capacitores.
V = constante
A carga em cada capacitor é expressa por;
Se, C=Q/V
Isolando “Q”, temos que;
Q1=C1.V,Q2=C2.V,Q3=C3.V
Como Q=Q1+Q2+Q3, percebemos que Ceq.V=C1.V+C2.V+C3.V
Portanto a capacitância equivalente (Ceq) é dada por;
Ceq = C1+C2+C3 ...Cn
Vantagens e Desvantagens
O circuito em paralelo é mais utilizado em instalações elétricas prediais e industriais, isso porque uma de suas vantagens, é a tensão elétrica em todas as cargas será a mesma,127V; 220V; 380V dependendo do circuito. Pelo fato da tensão ser a mesma em cima das cargas, elas irão dissipar a máxima potência, e caso uma das cargas pararem de funcionar as demais continuam funcionamento normalmente.
Uma de suas desvantagens é o consumo que é muito maior, pois se dissipa mais potência, maior o será o valor. Devido a corrente elétrica se dividir de maneira proporcional para manter a tensão na carga, sendo assim o aumento de cargas em paralelo pode ser um problema.
Associação de Capacitores Mista
Dificilmente iremos encontrar circuitos que só apresentem capacitores associados em série ou só em paralelo. Isso ocorre por causa da complexidade dos circuitos, formados muitas vezes por centenas ou até mesmo milhares de capacitores, além de outros elementos, tais como indutores e resistores. A ligação do tipo mista nada mais é do que a associação de capacitores tanto em série como em paralelo. Deste modo, iremos utilizar a capacitância equivalente obtida para os circuitos em paralelo e em série, obtendo a capacitância equivalente.
Diferenças
Conclui-se que as principais diferenças entre circuito série e paralelo, é a forma com que tensão e corrente se comportam. Circuito em série a corrente é a mesma e tensão diferente sobre as cargas, já em circuito paralelo será ao contrário, mesma tensão e corrente diferente para as cargas.
Outra diferença que se pode citar é que se no circuito em série uma das cargas pare de funcionar todas as demais também irão parar, pois o circuito será interrompido. Porém no circuito em paralelo às cargas funcionam de maneira independente, se uma parar de funcionar as demais irão manter o seu funcionamento normalmente, isso porque a corrente sempre terá um caminho alternativo.
Aplicação dos Capacitores em Nosso Dia-a-dia
 Existem variações nos modelos dos capacitores, para se adequarem a diferentes utilizações. Como dito anteriormente, o material dielétrico influencia na situação a qual o capacitor será usado. São dispositivos encontrados facilmente em circuitos eletrônicos, e outros lugares como, por exemplo:
Sensores;
Osciladores;
Filtros de ruídos em sinais de energia;
Absorver picos e preencher vales em sinais elétricos;
Divisor de frequência em sistemas deáudio;
Armazenamento de carga e sistemas de flash em câmeras fotográficas;
Em conjuntos de transistores em memórias DRAM;
Como baterias temporárias e som automotivo (mega capacitor);
Laser de alta potência (banco de capacitores);
Radares (banco de capacitores);
Aceleradores de partículas (banco de capacitores);
Sintonizadores de rádio (capacitor variável);
No start de motores de portão eletrônico (capacitor de partida);
Em fontes de alimentação;
REFERÊNCIAS 
Diferenças entre circuito série e paralelo. Disponível em: <https://www.mundodaeletrica.com.br/diferencas-entre-circuito-serie-e-paralelo>. Acesso em: 06/09/2018.
Capacitância e Tensão Elétrica. Guia do Estudante. Disponível em: <https://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/resumo-de-fisica-capacitancia-e-tensao-eletrica/>. Acesso em: 06/09/2018.
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. Capacitores; Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/capacitores.htm>. Acesso em: 22/09/2018.
<http://redeetec.mec.gov.br/images/stories/pdf/eixo_infor_comun/tec_man_sup/081112_fund_eletr.pdf ->. Acesso em: 24/09/2018.
Nilton C Braga – Eletrônica Básica - Instituto NCB – Volume 1 
Milton Gussow – Eletricidade Básica – Bookman, 2009 – 2. Ed.
Francisco Gabriel Capuano – Laboratório de Eletricidade e Eletrônica – Teoria e Prática – Editora Erica – Ed atualizada.