Capacitores: tipos, funcionamento e associação

Prévia do material em texto

1 
Capacitores ( rever matemática => funções exponenciais => y = e-x e y = (1 - e-x) 
 
O capacitor é um dos componentes mais utilizados em eletroeletrônica. Sua construção baseia-se em placas, 
chamadas de armaduras, que são condutoras, separadas por um material isolante, chamado de dielétrico. 
 
Tanto as armaduras, como o dielétrico, podem ter as mais variadas formas e 
montagens e podem ser feitos de diversos materiais, fazendo assim, com que 
tenhamos diversos tipos de capacitores. 
 
Símbolos do Capacitor (Comum e Eletrolíticos) � 
 
 
 
Tipos de Capacitores: capacitores eletrolíticos, capacitores eletrolíticos de tântalo, capacitores de polyester, 
capacitores styroflex, capacitores de mica, capacitores pin-up, capacitores cerâmicos, capacitores multi-
camadas, capacitores variáveis, capacitores schiko, capacitores plate, etc. 
 
Geralmente o nome do capacitor está relacionado com o tipo de dielétrico utilizado no mesmo. 
 
A principal função de um capacitor é armazenar cargas elétricas quando ligado a uma fonte de tensão. A carga, 
dada em Coulombs, é determinada pela dimensão física do capacitor (placas), da tensão aplicada, do tempo em 
que esta tensão foi aplicada sobre ele e do dielétrico empregado. 
 
A carga final de um capacitor, a uma determinada voltagem, pode ser obtida utilizando-se a seguinte expressão 
matemática: 
 Q = C x V Onde: Q = carga no capacitor. 
 C = capacitância do capacitor. 
 V = tensão aplicada sobre o capacitor. 
 
Os períodos que o capacitor leva para se carregar e descarregar recebe, respectivamente, o nome de período de 
carga e período de descarga. 
Estes períodos podem ser alongados ao se adicionar em série com ele um resistor. 
 
Funcionamento em CC: 
 
- A polarização do Capacitor comum, segue a polarização da Fonte. 
(Capacitores Eletrolíticos não devem ser polarizados inversamente. Risco de 
explosão) 
- Forma-se um Campo Elétrico entre as placas. Atração de cargas opostas. 
- O dielétrico separa as placas. Melhor dielétrico, melhor retenção das cargas 
(Campo Elétrico). 
 
Detalhe do Dielétrico não polarizado (isto é, sem fonte) e polarizado (com fonte). 
 
Observe na fig. à esquerda, que as placas não 
estão polarizadas (não há fonte ligada nelas), 
neste caso, as órbitas dos átomos do dielétrico 
são concêntricas. 
Já na fig. da direita, há uma fonte ligada e 
conseqüentemente as placas se polarização. 
Esta polarização das placas provoca atração 
das cargas dos átomos, da seguinte forma: 
placa positiva atrai os elétrons da última camada dos átomos e a placa negativa 
atrai o núcleo dos átomos. As órbitas passam a ser distorcidas. 
 
 
 
2 
Capacitância de um Capacitor: 
 
C = 0,0885 x K x A x (n-1) pico farads 
 d 
 
 
K = Constante do Dielétrico 
(sem unidade) 
A = Área das placas (em m2) 
n = Quantidade de placas 
d = distância entre placas (em cm) 
 
 
 
Revisão de funções exponenciais => y = e-x e y = (1 - e-x) 
 
 
Corrente instantânea em um Capacitor em CC: 
 
 
 
Amperes. 
 
 
V é positiva qdo está em sentido contrário de E 
V é negativa qdo está no mesmo sentido de E 
E � tensão da Fonte 
V � tensão no capacitor no momento em que é inserido no circuito (Voltagem causada por um carregamento 
anterior ao que estamos estudando). 
R � Resistência do Resistor. 
Condições 
RC � Constante de Tempo do Circuito ( τ ) 
 
V = 0 � Início da carga em um Capacitor. 
E = 0 � Capacitor se descarregando, e não há Fonte no Circuito. 
E < V � Capacitor se descarregando, até E = V. Neste momento, cessa a Corrente no Circuito. 
V < E � Capacitor se carregando, até V = E. Neste momento cessa a Corrente no Circuito. 
 
Voltagem Instantânea em um Capacitor em CC: 
 
 
 Lembrar que: V = E - R.i 
 
 
 
3 
 
 
 Exemplo de 5 condições de funcionamento de 
um Capacitor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Forma de onda das correntes instantâneas 
das 5 condições anteriores. 
 
Observe que a corrente em um Capacitor 
sempre tende à zero, quando está em um 
circuito fechado, tanto em carga ou se 
descarregando. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Forma de onda das voltagens instantâneas 
das 5 condições anteriores. 
 
Observe que quando há fonte no circuito, a 
tensão do capacitor sempre tende a se 
igualar a ela. Se não há fonte, tende a zerar. 
 
 
 
 
Carga Instantânea em um Capacitor em CC: 
 
 
 Lembrar que: Q = CV 
 
 
 
4 
 
Associação de Capacitores: 
 
 
Ceq = C1 + C2 + C3 + ... 01 = 1 + 1 + 1 
 Ceq C1 C2 C3 
 
 
 
 
 
Rigidez Dielétrica (V/mm2): 
É a máxima voltagem que um dielétrico pode suportar sem que haja perfuração nele. 
 
Na prática o capacitor no Regime Transitório (Início) é um Curto-circuito, e no Regime Permanente é um 
Circuito aberto. 
 
Funcionamento em Corrente Contínua 
 
Resumo 
 
Normalmente em circuitos eletro-eletrônicos os capacitores ficarão submetidos tanto a sinais alternados como a 
tensões continuas. Podemos perceber também que com a carga e descarga de um capacitor podemos 
transformar um sinal continuo em alternado (é lógico que precisaremos de outros componentes para auxilia-lo), 
como veremos mais tarde osciladores, na disciplina Eletrônica. O tempo de carga e descarga de um capacitor é 
muito importante em circuitos que o usam como referência. 
 
Em tensão contínua existirá uma corrente apenas enquanto o capacitor estiver sendo carregado, ao se ligar um 
circuito por exemplo, ou descarregado, quando se desligar a fonte, mas houver um caminho para a descarga. 
Ao usarmos um capacitor devemos verificar se ele é polarizado ou não. Um capacitor polarizado terá um 
terminal que deverá ser ligado ao positivo e o outro terminal deverá ser ligado ao negativo. Normalmente a 
polaridade dos terminais vem impressa no corpo do capacitor. Outra forma de sabermos a polaridade é através 
do comprimento dos seus terminais (caso o capacitor seja novo, é claro), o terminal maior será sempre o 
positivo. Capacitores eletrolíticos normalmente (hoje em dia existem capacitores eletrolíticos não polarizados, 
no corpo deles vem impresso NP e os seus dois terminais tem o mesmo comprimento) são polarizados e nunca 
devem ser ligados ao contrário pois teremos o risco do capacitor explodir.