Capacitores trabanho 9 grupo

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UNIVERSIDADE ZAMBEZE 
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECATRÔNICA 
Curso de Engenharia Eléctrica 
Disciplina de Matérias e Dispositivos Elétrico 
 2 ANO 
 
ELEMENTOS PASSIVOS 
CAPACITORES 
 
Estudantesː 
Bana. Jose Alberto 
Detepo. Alberto Gedeão 
Vilanculos. Caldencia Filipe Rafael 
Claudino Junior. Ivan 
Martinho. Joao Sandramo 
Olesse. Joao Carlos 
Oliveira. Joaquim Jorge 
Portugal. Juvêncio Alberto 
 
 
Beira 
Maio 2020 
1 
 
 
UNIVERSIDADE ZAMBEZE 
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECATRÔNICA 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉCTRICA 
 
 
ELEMENTOS PASSIVOS 
 
 
9˚Grupo 
Docente: 
MSc. Manjequete, Duarte 
 
 
 
 
 
 
 
Beira 
Maio 2020 
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Índice 
1. Introdução ....................................................................................................................... 3 
1.1. Objetivos da pesquisa .................................................................................................. 3 
1.1.1. Metodologia ............................................................................................................. 3 
1.2. Capacitores .................................................................................................................. 4 
1.2.1. Definição ................................................................................................................. 4 
1.2.2. Constituição ............................................................................................................. 4 
1.2.3. Como pode ser visto na Figura 1 ............................................................................. 5 
1.2.4. Princípio de Funcionamento .................................................................................... 9 
1.2.5. Características dos Capacitores ............................................................................. 11 
1.2.6. Tipos de Capacitores ............................................................................................. 12 
1.2.8. Processo de Carga e Descarga de um capacito ......................................................... 14 
2. Conclusão ...................................................................................................................... 16 
3. Bibliografia ................................................................................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1. Introdução 
No contexto do trabalho abordamos acerca dos capacitores que por analogia da sua 
definição são componentes largamente empregados nos circuitos eletrônicos podendo 
cumprir funções tais como o armazenamento de cargas ou a seleção de frequências em 
filtros para as caixas de som. 
Este fascículo é o primeiro a respeito dos capacitores e foi elaborado visando a 
familiarizá-lo com alguns aspectos deste componente tais como: constituição, tipo e 
funcionamento características. E sua aplicações. 
A partir deste fascículo, pode-se dizer que o capacitor fará parte diária do estudo dos 
matérias e dispositivos elétrico a razão pela qual o conteúdo apresentado é de grande 
importância. 
Para ter sucesso no desenvolvimento do conteúdo e atividades deste fascículo, o leitor 
deverá ter conhecimentos relativos a: 
1.1. Objetivos da pesquisa 
Objetivo Geral 
 Fazer o estudo completo dos capacitores no seu contexto total; 
 Analisar os conceitos gerais dos capacitores na sua integra. 
Objetivos específicos 
 Falar das constituições dos capacitores; 
 Descrever as características gerais dos capacitores na sua integra geral; 
 Avaliar o funcionamento do capacitor; 
 Identificar os tipos dos capacitores. 
1.1.1. Metodologia 
O presente trabalho foi elaborado com base na pesquisa bibliográfica, donde buscou-se por 
informações de várias fontes tais comoː artigos científicos que abordam sobre o mesmo 
contexto e pesquisas eletrônicas. 
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1.2. Capacitores 
1.2.1. Definição 
Os capacitores são dispositivos que consistem em um meio dielétrico envolvido por 
armaduras metálicas, são usados para armazenar cargas elétricas. 
Capacitores são componentes eletrônicos capazes de armazenar cargas elétricas. Ele possui 
dois terminais que são conectados interiormente por placas metálicas, geralmente de 
alumínio, e separados por um material dielétrico (cerâmica, mica, porcelana, e até ar). O 
capacitor consegue armazenar as cargas nessas placas, que criam um campo elétrico através 
do material dielétrico do capacitor. 
Material dielétrico é aquele que se comporta como isolante até ser submetido a certa 
quantidade de carga, e então torna-se condutor. A quantidade de carga que o capacitor 
consegue armazenar é chamada de capacitância, e é medida em Farad (F). 
Estes dispositivos são encontrados em circuitos eletrônicos, e outras aplicações como, por 
exemplo, sensores, osciladores, filtros de ruídos, armazenamento de carga em sistemas de 
flash de câmeras fotográficas, em fontes de alimentação e muitos outros exemplos. 
1.2.2. Constituição 
O capacitor é um componente sendo largamente empregado nos circuitos eletrônicos. É 
constituído por dois condutores separados por um isolante: 
 Condutores: armaduras (ou placas) 
 Isolante: dielétrico 
Costuma-se dar nome a esses dispositivos de acordo com a forma de suas armaduras. 
• Dielétrico: um isolante qualquer 
 Vidro 
 Parafina 
https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-corrente-eletrica/
https://www.mundodaeletrica.com.br/associacao-de-fontes-de-tensao/
5 
 
v 
 Papel 
 Ar 
 Cerâmica 
 Mica 
 Materiais 
 Plásticos. 
1.2.3. Como pode ser visto na Figura 1 
 
 
 
 
 
armaduras 
 dielétrico 
 
 Fig.1 Constituição de um capacitor. 
 
O material condutor que compõe as armaduras de um capacitor é eletricamente neutro no 
seu estado natural. 
Em cada uma das armaduras, o número total de prótons e elétrons é igual, portanto as 
placas não têm potencial elétrico. 
Não existindo o potencial elétrico em cada uma das armaduras não há diferença de potencial 
ou tensão entre elas conforme ilustra na Fig 2. 
 Fig.2 Diferença de potencial zero 
 
 
6 
 
electro
ns 
+ 
- 
 
O fenômeno de armazenamento de cargas pelo capacitor pode ser compreendido mais 
facilmente analisando o movimento de elétrons no circuito. Por esta razão será utilizado o 
sentido eletrônico da corrente elétrica no desenvolvimento do assunto. 
Conectando-se os terminais do capacitor a uma fonte de CC, o capacitor fica sujeito à 
diferença de potencial dos pólos da fonte. 
 
O potencial da bateria aplicado a cada uma das armaduras faz surgir entre elas uma força 
elétrica, que nada mais é do que uma força de atração (cargas de sinal diferente) ou repulsão 
(cargas de mesmo sinal) entre cargas elétricas. 
 
O pólo positivo da fonte absorve elétrons da armadura à qual está conectado enquanto 
o pólo negativo fornece elétrons à outra armadura, como ilustrado na 
Fig.3. 
 
 
 
 
 
Fig.3 Absorção de elétrons da armadura no polo positivo e fornecimento de 
elétrons do negativo à armadura. 
A armadura que fornece elétrons à fonte fica com íons positivos adquirindo um 
potencial positivo e a armadura que recebe elétrons da fonte fica com íons negativos, 
adquirindo potencial negativo, conforme ilustrado na Fig.4. 
Isto significa que ao conectar o capacitor a uma fonte de CC, surge uma diferença de 
potencial entre as suas armaduras. 
7 
 
 
 
+ 
 
 
 
 - 
 
 
Fig.4 Cargas em um capacitor conectado a uma fonte. 
 
A tensão presente nas armaduras do capacitor terá um valor tão próximo ao da tensão 
da fonte que, para efeitos práticos, pode-se considerá-las iguais, como indicado na 
Fig.5.+ 
 
 
 
V 1,5 V 
 - 
 
Fig.5 Tensão das armaduras igual à tensão da fonte. 
 
Um capacitor conectado diretamente a uma fonte de alimentação apresenta entre suas 
armaduras uma tensão que pode ser considerada igual à da fonte. Quando o capacitor 
assume a mesma tensão da fonte de alimentação, diz- se que o capacitor está carregado. 
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Se após ter sido carregado o capacitor for desconectado da fonte de CC, suas armaduras 
permanecem com os potenciais adquiridos, como ilustrado na Fig.6 
 
 
 
 
 
V 1,5 V 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.6 Permanência dos potenciais das armaduras após a fonte CC ser 
 Desconectada. 
Isto significa dizer que, mesmo após ter sido desconectado da fonte de CC, ainda existe 
tensão presente entre as placas do capacitor. 
Resumindo-se, pode-se dizer que quando um capacitor é conectado a uma fonte de CC, ele 
absorve energia desta fonte, armazenando cargas elétricas (íons positivos e negativos) nas 
suas armaduras. 
Esta capacidade de absorver e manter a energia em suas armaduras é que define o capacitor 
como sendo um armazenador de cargas elétricas. 
A energia armazenada no capacitor na forma de desequilíbrio elétrico entre suas 
armaduras pode ser reaproveitada. 
 
 
 
9 
 
1.2.4. Princípio de Funcionamento 
Um capacitor (ou condensador) é um dispositivo eletroeletrônico que serve para armazenar 
energia elétrica no campo elétrico existente no seu interior. Para entendermos o seu 
funcionamento, vamos inicialmente considerar um corpo carregado ou um gerador de cargas 
elétricas conectado a uma esfera condutora de raio R, imersos num meio cuja constante 
eletrostática é k, conforme indica a figura 1. 
 
 
 
Figura 1 Carregamento (eletrização) de uma esfera condutora por contato com um gerador 
de cargas 
Através de um condutor, a esfera será eletrizada (carregada) por contato, com uma 
quantidade de carga Q. Sabemos, do estudo da Eletrostática que, o potencial elétrico formado 
na superfície de uma esfera condutora carregada é dado pela equação: 
𝑉 =
𝐾.𝑄
𝑅
 
Onde: V = potencial elétrico na superfície da esfera, em Volts (V) Q = quantidade de carga, 
em Coulombs (C) R = raio da esfera, em Metros (m) k = constante eletrostática do meio (9 
x 109 N.m2/C2, para o vácuo) 
 
Operando esta equação obtemos: 
𝑄
𝑉
=
𝑅
𝐾
 
 
10 
 
Se aumentarmos a quantidade de carga Q na esfera, verificamos que o potencial elétrico V 
aumenta na mesma proporção, o que nos fornece a seguinte relação matemática: 
 
𝑄1
𝑉1
=
𝑄2
𝑉2
= ⋯ =
𝑄𝑛
𝑉𝑛
=
𝑅
𝐾
= 𝐶 
 
Esta constante C, que depende do raio da esfera e do meio ou da quantidade de carga Q e do 
potencial elétrico V, é chamada Capacitância. 
A Capacitância expressa a habilidade de um dispositivo armazenar cargas elétricas. 
Entãoː 
𝐶 =
𝑅
𝐾
 
Ou entãoː 
𝐶 =
𝑄
𝑉
 
A unidade de capacitância é o Farad (F), dado pela relação Coulomb por Volt. Dizemos, 
então, que um dispositivo tem a capacitância de 1 Farad quando uma carga de 1 Coulomb 
armazenada fizer estabelecer um potencial elétrico de 1 Volt. As sub-unidades mais usuais 
são o microfarad (µF), o nanofarad (nF) e o picofarad (pF), pois o Farad é uma unidade muito 
grande. Por que? 
 
Exemplo: Calcule o raio necessário para que uma esfera condutora apresente uma 
capacitância de 1F, no vácuo. 
Sabemos que 𝐶 =
𝑅
𝐾
 
𝑅 = 𝐶 × 𝐾 = 1 × 9 × 109 = 9 × 109 
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Então, para uma esfera condutora possuir uma Capacitância de 1F, no vácuo, deverá ter um 
raio de 9.000.000.000m, ou um diâmetro de 18 bilhões de metros, maior que o Sol. Podemos 
perceber que a unidade Farad é muito grande e que capacitores esféricos não são eficientes. 
A função mais básica do capacitor é a de armazenar cargas elétricas em seu interior. Durante 
as descargas, os capacitores podem fornecer grandes quantidades de carga elétrica para um 
circuito. 
Os capacitores levam um pequeno tempo para serem carregados completamente, entretanto, 
sua descarga geralmente é rápida. Por isso, os capacitores são largamente usados em 
dispositivos eletrônicos que demandam grandes intensidades de corrente elétrica, como 
aparelhos de som de alta potência. 
Além de sua função mais fundamental, os capacitores podem ser usados para implementar 
temporizadores, retificadores de corrente elétrica, filtros de linha, estabilizadores 
1.2.5. Características dos Capacitores 
Uma das características mais interessantes do capacitor, que possibilita inúmeras aplicações 
tecnológicas, sobretudo em eletrônica, é o seu tempo de carga e descarga. A figura a seguir 
representa o processo de carga de um capacitor por um gerador e o correspondente 
gráfico de carga armazenada em cada placa durante o tempo correspondente. 
Capacitância Nominal (CN) - É o valor de capacitância pelo qual o capacitor é denominado 
e para o qual foi fabricado. O valor real da capacitância pode apresentar um desvio (uma 
diferença), em relação ao valor nominal. 
Tolerância a Tolerância é uma faixa de variação admissível para a capacitância que o 
capacitor realmente apresenta. O valor da Tolerância pode ser expresso em valor percentual 
da capacitância nominal ou através de um intervalo de variação admissível da capacitância 
nominal. Exemplo: Um Capacitor de 100pF (nominal) com tolerância 10% ou ± 10pF indica 
que a sua capacitância real pode estar entre 90pF e 110pF. Se medirmos a sua capacitância e 
o valor estiver nesta faixa, o capacitor estará dentro dos parâmetros. Caso contrário, estará 
fora de especificação. 
Tensão Nominal (VN) É a tensão contínua máxima que pode ser aplicada a um capacitor, 
sem que ele se danifique. 
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Tensão de Operação (Vop) É a tensão na qual o capacitor opera sem reduzir sua vida útil. 
Este valor de tensão não deve ser superior à tensão nominal do capacitor. 
Tensão de Pico (Vp) É a máxima tensão que pode ser aplicada num capacitor, por curtos 
períodos de tempo, até 5 vezes por minuto, durante 1 hora. 
 Resistência Paralela (RP) O Material dielétrico inserido entre as placas de um capacitor 
pode ser definido como um resistor de altíssimo valor ôhmico. A existência dessa resistência 
é comprovada pelo fato de um capacitor, uma vez carregado, não conservar a sua carga 
indefinidamente, pois a carga se escoa lentamente pelo dielétrico. 
 Resistência Série Equivalente RSE (ESR) A resistência série equivalente é formada pelas 
resistências das placas, resistências de contato dos terminais com as placas e as resistências 
dos próprios terminais do capacitor. O circuito equivalente simplificado de um capacitor 
Corrente de Fuga É o fluxo de corrente através do dielétrico. Um baixo valor de corrente 
de fuga indica um dielétrico de boa qualidade. 
Características de Temperatura A temperatura de operação, temperatura à qual o 
capacitor está submetido, geralmente influencia no valor da sua capacitância. Geralmente, 
com o aumento da temperatura de operação, a capacitância tende a aumentar. O 
comportamento da capacitância com relação à temperatura é especificado, pelo fabricante, 
nas características de temperatura do capacitor. 
 
1.2.6. Tipos de Capacitores: 
Existem muitos tipos de capacitores para as mais diversas aplicações. Os capacitores são 
classificados, geralmente, com relação ao material do seu dielétrico. Os tipos mais comuns 
são: 
 Capacitores Cerâmicos (disco cerâmico, tipo “plate” e multicamadas); 
 Capacitores de Filme Plástico (de poliéster, policarbonato, polipropileno e 
poliestireno); • Capacitores Eletrolíticos de Alumínio; 
 Capacitores Eletrolíticos de Tântalo; 
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 Capacitores Variáveis; 
1.2.7. Aplicação dos Capacitores 
 Os capacitores são empregados nos mais variados circuitos elétricos e desempenham 
sempre um papel muito importante, que é o de armazenar cargas elétricas para depois 
descarregá-las em um determinado momento específico. 
 Eles sãoutilizados, por exemplo, em circuitos retificadores, circuitos ressonantes e 
em divisores de frequências. Em um rádio, a antena capta as ondas que são emitidas 
pelas estações transmissoras e cada estação possui uma frequência determinada. 
 Na antena há um receptor que sintoniza inúmeras estações graças ao circuito 
ressonante. Esse circuito transforma corrente alternada em corrente contínua e é 
constituído basicamente por um capacitor variável que fica em paralelo com uma 
bobina. Para cada valor de capacitância do capacitor, o receptor ajusta o aparelho de 
rádio ao comprimento de onda que é transmitido pela emissora de rádio, ou seja, ele 
sintoniza a estação de rádio que corresponde a uma frequência de onda específica. 
 Os capacitores têm uma propriedade que é a de bloquear correntes contínuas e 
alternadas de baixas frequências e facilitar a passagem de correntes alternadas de altas 
frequências. 
 Um capacitor se parece com as baterias e pilhas comuns. No entanto, as funções e 
aplicações são totalmente diferentes. Apesar de todos armazenarem energia elétrica, 
eles não realizam o processo de mesma forma. 
 Um capacitor tem a capacidade de descarregar toda a sua carga em frações de 
segundo, ao contrário das pilhas e baterias. Essas podem demorar vários minutos, 
tanto para carregar quanto para descarregar. Vamos ver um exemplo disso, de uma 
aplicação muito comum dos capacitores: seu uso nas câmeras fotográficas. 
 
 
 
 
14 
 
1.2.8. Processo de Carga e Descarga de um capacito 
Analisando em corrente contínua, temos que um capacitor ligado a uma bateria tende a 
acumular cargas pelo efeito do campo elétrico. A placa ligada ao polo positivo acumula 
cargas positivas, assim como a placa ligada ao polo negativo que acumula cargas negativas. 
Essas cargas não chegam a se combinar graças ao isolante (dielétrico) que separa as placas 
(também chamadas de armaduras) garantindo que o capacitor, em condições normais de 
funcionamento, não se torne num curto-circuito e sim um acumulador de cargas. A distância 
entre as placas também é determinante para o valor final da capacitância. 
Enquanto conectado na bateria, o capacitor passa pelo processo de carga. Utiliza-se uma resistência 
em série com o capacitor para controlar seu tempo de carga, dependente da constante T equacionada 
abaixo: 
T = R x C 
Onde T é a constante de carga dada em segundos, R a resistência em série dada em Ohms, e C a 
capacitância em Farads. 
O processo de descarga é análogo, ou seja, obedece o mesmo equacionamento. Veja abaixo um 
exemplo simples de carga e descarga de capacitores. 
 
Com a chave nessa posição verificamos o processo de carga, já que temos uma corrente 
fluindo da bateria para o capacitor, limitada pelo resistor R, e nesse caso com constante de 
carga T = 1s 
15 
 
 
Com o capacitor já carregado, troca-se a posição da chave e o capacitor se desconecta da 
bateria, passando a descarregar-se no resistor de 100kΩ 
Há uma curva característica que descreve a carga e descarga de um capacitor, ilustrando 
também o significado da constante de carga. 
 
Verifica-se, pelo gráfico, que o capacitor carrega mais rapidamente até a constante de carga 
T, corresponde a 63% da carga. Depois dessa marca, vemos que demora mais tempo para 
completar a capacidade máxima de carga do dispositivo. Para uma carga total, estima-se um 
tempo de 5xT, ou seja, para o exemplo anterior, o tempo total de carga é 5 segundos. 
 
 
 
 
16 
 
2. Conclusão 
As condições da aplicação final é que determinam as características do capacitor que deve 
ser utilizado – e estas características dependem do material utilizado na fabricação do 
componente. O ideal é conciliar valores adequados às condições de operação, volume 
reduzido e baixo custo. Além da capacitância, os capacitores têm ainda outra característica 
elétrica importante: a tensão de trabalho. A tensão de trabalho é a tensão máxima que o 
capacitor pode suportar entre as suas armaduras. A aplicação de uma tensão no capacitor 
superior a sua tensão de trabalho máxima, pode provocar o rompimento do dielétrico fazendo 
com que o capacitor entre em curto, perdendo as suas características. Na maioria dos 
capacitores, o rompimento do dielétrico danifica permanentemente o componente. Deve-se 
tomar cuidado de utilizarem-se sempre capacitores com tensão de trabalho superior ao valor 
que o componente irá trabalhar realmente. 
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3. Bibliografia 
KEMET, Electronics Corporation; “What is a Capacitor?”, Catálogo de Fabricante, 1996. 
LOURENÇO, A. C. et alli; “Circuitos em Corrente Contínua”, Editora Érica, 1996. 
FOWLER, R. J.; “Eletricidade, Princípios e Aplicações – volume 1 e 2”, Editora Mac 
Graw Hill, 1992. 
SENAI/DN. Reparador de circuitos eletrônicos; Eletrônica Básica I. Rio de Janeiro. 
(Coleção Básica SENAI, Módulo 1). 
VAN VALKENBURG, NOOGER & NEVILLE. Eletricidade Básica. Rio de 
Janeiro, Freitas Bastos, c 1960. 132p. vol.3