CIRCUITOS ELÉTRICOS. Aula 05 CAPACITORES EM CORRENTE ALTERNADA

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1 CIRCUITOS ELÉTRICOS Aula 05 CAPACITORES EM CORRENTE ALTERNADA

2 Introdução Conceito: Duas placas paralelas chamadas de armaduras (geralmente alumínio); As placas são separadas por um material isolante chamado de Dielétrico; O dielétrico normalmente é composto por Cerâmica, Poliéster, Ar, entre outros. 2

3 Funcionamento O funcionamento de um capacitor se dá da seguinte forma: Aplica-se uma tensão entre as placas (armaduras); Potencial positivo na placa A e potencial negativo na placa B; Placa A começa a ceder elétrons para o polo positivo da fonte, dessa forma a placa A fica com carga positiva; Placa B, por sua vez, começa a atrair elétrons do pólo negativo da fonte;, ficando carregada negativamente e formando um fluxo de elétrons (corrente); O material isolante impede que os elétrons atravessem de uma placa para outra, fazendo com que as cargas fiquem armazenadas nas placas; Conforme aumenta a carga armazenada nas placas, aumenta-se também a tensão entre elas, fazendo com que o fluxo de elétrons diminua. Após um tempo, a carga armazenada atinge seu valor máximo. A tensão se iguala a da fonte e o fluxo de elétrons é cessado. 3

4 Capacitor Esse dispositivo, com capacidade de armazenar cargas elétricas, é chamado de CAPACITOR ou CONDENSADOR. Diz-se que o capacitor armazena energia através de um campo elétrico. Em geral, nos capacitores fabricados com placas condutoras separadas por um dielétrico, a tensão pode ser aplicada aos seus terminais com qualquer polaridade. Alguns capacitores, como os eletrolíticos de alumínio ou de tântalo, devem ser polarizados corretamente, caso contrário, eles podem se danificar. Para isso o fabricante identifica os terminais por meio dos sinais ( + ) e ( - ). Simbologia: 4

5 Capacitor Assim como o indutor, o capacitor também possui um atraso no carregamento e descarregamento, só que desta vez da TENSÃO. 1. Quando o capacitor está totalmente descarregado, a fonte o enxerga como um curto-circuito. Por isso, neste instante, a tensão dele é zero e a corrente tem seu valor máximo; 2. Conforme as placas se carregam e a tensão aumenta, a fonte enxerga o capacitor como se ele fosse uma reatância X crescente, fazendo com que a corrente I diminua; 3. Quando o capacitor está totalmente carregado, a tensão entre as placas se iguala à da fonte, que o enxerga como um circuito aberto. Por isso, a corrente cai a zero. 5

6 Capacitância Conceito de capacitância: Entende-se que, o capacitor armazena cargas elétricas criando uma tensão entre suas placas; A capacitância é a medida da carga elétrica q que o capacitor pode armazenar por unidade de tensão VC (dada em C/V ou simplesmente farad F). Assim como o Indutor, o capacitor apresenta uma oposição às variações de tensão no circuito, essa oposição é chamada de reatância capacitiva XC (também dada em Ω); 6

7 Reatância Capacitiva (XC) Conceito de Reatância Capacitiva: Para o circuito de corrente alternada, o capacitor se comporta como um elemento de oposição a variação de tensão; A medida desta oposição é conhecida como reatância capacitiva XC dada em Ω; O valor da reatância capacitiva é calculado por: Onde: C capacitância do capacitor; f frequência da rede. 7

8 COMPORTAMENTO EM CA Comportamento da reatância capacitiva em circuitos de corrente alternada: Em função do atraso no carregamento e descarregamento da tensão do capacitor, no circuito CA o capacitor sempre atrasará a tensão em 90º com relação à corrente; Pode-se dizer, de forma análoga, que a corrente está adiantada de 90º com relação à tensão; 8

9 Exercícios 1) Um capacitor de 100 µf é conectado a um sistema com uma tensão de pico de 176,60V e com um período de 16,66 ms. Sabendo disso, faça o que se pede: a. Calcule o valor pico-a-pico da tensão. b. Calcule o valor RMS da tensão. c. Calcule a frequência do sistema. d. Calcule a reatância do capacitor. e. Calcule a corrente do capacitor. V pp = 2. V p f. Faça um desenho (sem escala) da tensão e da corrente. I C = V C X C X C = V C I C V C = X C. I C 2) Você se depara com um capacitor sem a especificação da sua capacitância. O capacitor precisa ser medido para que se saiba se este é útil para alguma eventual manutenção de equipamentos. Sabendo você, que a tensão do sistema é de 660VRMS e a frequência é de 60 Hz, liga-o e utiliza um multímetro para medir a corrente, que resulta em 12,3 A. Considerando isso, responda: a. Qual o valor da reatância capacitiva (XC) do Capacitor em questão? b. Qual a capacitância (C) deste capacitor? 9

10 Fim da aula??? Não!!! Depois do intervalo, continuamos no laboratório de eletricidade!