23/5/2010 CAPACITORES

Transcrição

1 CAPACITORES O capacitor é um componente, que tem como finalidade, armazenar energia elétrica. São formados por duas placas condutoras, também denominadas armaduras, separadas por um material isolante ou dielétrico, ligados a estas placas condutoras, estão os terminais para conexão deste com outros componentes. Capacitância é a característica que o capacitor apresenta de armazenar cargas elétricas por unidade de tensão. Portanto, podemos escrever a relação: CAPACITORES PLÁSTICOS (POLIESTIRENO, POLIÉSTER): Consistem em duas folhas de alumínio separadas pelo dielétrico de material plástico. Sendo os terminais ligados às folhas de alumínio, o conjunto é bobinado e encapsulado, formando um sistema compacto. CAPACITORES ELETROLÍTICOS DE ALUMÍNIO: Consistem em uma folha de alumínio anodizada como armadura positiva, onde por um processo eletrolítico, forma-se uma camada de óxido de alumínio que serve como dielétrico, e um fluido condutor, o eletrólito que impregnado em um papel poroso, é colocado em contato com outra folha de alumínio de maneira a formar a armadura negativa. O conjunto é bobinado, sendo a folha de alumínio anodizada, ligado ao terminal positivo e a outra ligada a uma caneca tubular, encapsulamento do conjunto, e ao terminal negativo. 1

2 Os capacitores eletrolíticos, por apresentarem o dielétrico como uma fina camada de óxido de alumínio e em uma das armaduras um fluido, constituem uma série de altos valores de capacitância, mas com valores limitados de tensão de isolação e terminais polarizados. CAPACITORES CERÂMICOS Apresentam como dielétrico um material cerâmico, que é revestido por uma camada de tinta, que contém elemento condutor, formando as armaduras. O conjunto recebe um revestimento isolante. São capacitores de baixos valores de capacitância e altas tensões de isolação. CAPACITORES VARIÁVEIS Um conjunto de placas fixas intercaladas com um de placas móveis que podem girar em torno de um eixo comum. Assim, a área efetiva do capacitor varia e, por conseqüência, a capacitância. Foi bastante empregado na sintonia dos receptores de rádio com válvulas. 2

3 LEITURA DE CAPACITORES O valor do capacitor, "B", é de 3300 pf (picofarad = F) ou 3,3 nf (nanofarad = 10-9F) ou 0,0033 µf (microfarad = 10-6 F). No capacitor "A", devemos acrescentar mais 4 zeros após os dois primeiros algarismos. O valor do capacitor, que se lê 104, é de pf ou 100 nf ou 0,1µF. Leitura de capacitores eletrolíticos Este tipo é fácil de identificar o valor, pois le já vem indicado direto no corpo em µf, assim como sua tensão de trabalho em Volts. Às vezes pode vir no corpo dele dois números separados por uma barra. O primeiro é a capacitância e o segundo é a tensão. Veja alguns abaixo: Leitura de capacitores de poliéster Os capacitores comuns (poliéster, cerâmicos, styroflex, etc) normalmente usam uma regra para indicação do seu valor através do número indicado no seu corpo: Número menor que 1 = µf ; número maior de 1 = pf ; maior que 1 seguido da letra N = nf. Observe abaixo: Leitura de capacitores de cerâmica Alguns têm três números no corpo,sendo que o último é a quantidade de zeros a se juntar aos dois primeiros. Quando o 3º número for o 9, ele significa vírgula: 3

4 ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES Da mesma forma que podemos associar resistores, também podemos associar capacitores com a finalidade de obtermos valores de capacitâncias equivalentes diferentes dos valores comerciais em que os capacitores são fabricados. ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE Uma ligação em série de capacitores diminui a capacitância total porque efetivamente aumenta o espaçamento entre as placas, como podemos perceber pela figura. Na associação em série de capacitores às placas se carregam em efeito cascata e todos os capacitores adquirem a mesma carga, assim: Porém, como o circuito é série, as tensões nos capacitores se somam. A capacitância equivalente de n capacitores em série é dada pelo inverso da soma dos inversos das capacitâncias dos n capacitores. Para apenas dois capacitores em série esta expressão equivale a: 4

5 ASSOCIAÇÃO EM PARALELO A ligação em paralelo de capacitores aumenta a capacitância total porque aumenta a área de placas recebendo cargas, como podemos perceber pela figura. Na associação em paralelo de capacitores todos os capacitores estão sujeitos a mesma tensão, assim: Porém, cada capacitor se carrega independentemente e a quantidade de carga armazenada aumenta: Como Q = C V, então: COMPORTAMENTO ELÉTRICO DO CAPACITOR 5

6 CARGA E DESCARGA DO CAPACITOR O tempo deste processo é definido pela equação chamada de constante de tempo, que é diretamente proporcional ao valor de capacitância e ao valor de resistência. Para calcularmos o valor de tensão no capacitor Vc em um determinado instante do processo de carga temos, Exemplo Proteus Pela Leis de Kirchhoff para Tensões, a equação geral do circuito é (S fechada): A corrente que flui no circuito durante a carga do capacitor pode ser determinada aplicando a Primeira Lei de Ohm no resistor R: Tensão no Resistor A tensão Vr cai exponencialmente de E até zero, pois o capacitor descarregado comporta-se com um curto-circuito e totalmente carregado comporta-se como um circuito aberto. 6

7 Tensão no Capacitor A tensão Vc no capacitor cresce exponencialmente desde zero até a tensão E, quando a sua carga é total. Portanto, a tensão no capacitor é uma exponencial crescente, que pode ser deduzida da equação geral do circuito e da expressão de Vr: Corrente no circuito A corrente i inicia com um valor máximo I = E/R quando o capacitor está descarregado (curto-circuito), caindo até zero quando o capacitor está totalmente carregado (circuito aberto). Matematicamente: DES Chave inicialmente na posição 1. Chave na posição 1. 7

8 DES Corrente no circuito: i flui agora em sentido contrário, decrescendo exponencialmente desde I = - E/R até zero, devido à descarga do capacitor. Assim, a sua expressão é dado por: DES Tensão no Resistor: acompanha a corrente, de forma que a sua expressão é dada por: DES Tensão no Capacitor: a expressão da descarga do capacitor é dada por: 8