Análise da composição de capacitores comerciais

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1 Roteiro Experimental n 3 COMPONENTES DA EQUIPE: NOTA: Data: / / 1. OBJETIVOS: Conhecer diversos tipos de capacitores comerciais; Analisar a influência dos materiais na fabricação de capacitores; Comparar o comportamento teórico e experimental de um capacitor em relação à frequência de excitação do sistema. 2. INTRODUÇÃO Muito já foi estudado sobre os capacitores ideais e seu comportamento, porém diversos projetos exigem uma caracterização mais adequada de seus componentes. Figura 1: modelo simplificado para um capacitor comercial. Na figura 1, Rp é uma resistência altíssima, mas que proporciona o descarregamento do capacitor C, mesmo sem fechar circuito. Rse representa a resistência equivalente das placas e contatos que compõem o capacitor. 1

2 É importante saber que existem vários tipos de capacitores para diversos tipos de aplicações e eles são classificados conforme o material que compõem o seu dielétrico. Atualmente, os mais utilizados são: Capacitores Cerâmicos (disco, plate ou multicamadas); Capacitores de Filme Plástico; Capacitores Eletrolíticos de Alumínio; Capacitores Eletrolíticos de Tântalo; Capacitores Variáveis Capacitores Cerâmicos (tipo disco) Este tipo de capacitor é fabricado com pó de cerâmica prensada, que serve como dielétrico, tendo placas de prata como placas paralelas acumuladoras de carga. Figura 2:Representação das etapas de fabricação do capacitor cerâmico 2.2. Capacitores de Filme Plástico Fabricado através de filmes finos de algum tipo de plástico (poliéster, policarbonato, polipropileno e poliestireno) que irão formar o seu dielétrico, tendo como parte condutora uma armadura de alumínio. Geralmente têm a ordem de nanofarads e tem pouquíssimas perdas no seu dielétrico. 2

3 2.3. Figura 3: representação da fabricação de um capacitor de filme de plástico 2.4. Capacitores Eletrolíticos de Alumínio Este tipo de capacitor segue exatamente os mesmos princípios de fabricação que os demais, no que concerne à estrutura básica ambos têm um dielétrico separando uma estrutura condutora. Porém no caso eletrolítico temos uma situação bastante especial, onde esta estrutura não é simplesmente um metal condutor, mas sim uma solução eletrolítica. Por este motivo estes capacitores têm a propriedade de possuir polaridade, devido à existência natural de um ânodo e um cátodo na sua estrutura de condução. Normalmente este tipo de capacitor possui alta capacitância, na casa dos microfarads. 3

4 Figura 3: representação da fabricação de um capacitor de filme de plástico 3. Cálculo da capacitância Como sabemos à priori, o capacitor são também regidos pela geometria do mesmo e pela permissividade elétrica do dielétrico que separa as suas placas. Quando posto em regime AC, o capacitor altera sua capacitância de acordo com a frequência. Em alguns tipos de capacitores essa alteração é bastante perceptível, enquanto em outros, pouco se faz significante. Estas características podem limitar o uso de certos tipos de capacitores quando se trata do uso em altas freqüências. Para determinar a capacitância do mesmo, podemos utilizar a seguinte relação: 4

5 Aonde Ic e Vc devem estar ambos em valores eficazes ou valores de pico, e f é a freqüência dada em Hertz. 3. MATERIAL NECESSÁRIO 1 Capacitor de disco cerâmico de F; 1 Capacitor de poliéster de F; 1 Capacitor eletrolítico de alumínio de F; 1 Resistor de 150 Ohm; Gerador de sinais; Osciloscópio; Multímetro de bancada. 4. PRÉ-RELATÓRIO Preencha a parte teórica das tabelas do item PARTE EXPERIMENTAL Monte o circuito abaixo para cada um dos tipos de capacitor abordados na introdução e preencha os campos destacados. Ajuste a fonte para 10Vp. Figura 5: circuito para análise experimental 5

6 5.1. Capacitor Cerâmico 5.2. Capacitor de Poliéster 5.3. Capacitor eletrolítico Agora utilizando a fórmula descrita na revisão teórica, calcule os valores práticos das correntes, e logo em seguida das capacitâncias. Observe o comportamento da 6

7 grandeza em cada um dos capacitores testados, compare com os valores nominais e responda o questionário abaixo: 6. QUESTIONÁRIO 6.1. Explique como cada um dos capacitores se comporta com a variação da freqüência Caso o comportamento não tenha sido o esperado, explique o que pode ter causado as discrepâncias Procure classificar estes tipos de capacitores quanto à aplicação em tipos diferentes de circuito Os ensaios em laboratório são concordantes com o que diz a literatura? 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MUSSOI, Fernando L. R. VILLAÇA, Marco V. M.; Capacitores, Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina. Terceira edição. Florianópolis ANDREY, J.M; Eletrônica Básica: teoria e prática, Ed. Rideel, São Paulo,