*Capacitores. Prof. Jener Toscano Lins e Silva

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1 Capacitores Prof. Jener Toscano Lins e Silva

2 *É um dispositivo usado para filtrar ruídos ou armazenar cargas elétricas. *É constituído por dois condutores (ou placas) paralelos separados por um isolante (ou dielétrico). *Após aplicada uma tensão em seus terminais, a mesma tensão é mantida temporariamente em seus terminais, pois as cargas elétricas de sinais opostos presentes nas das placas são atraídas através do dielétrico. *A capacidade de armazenamento de cargas elétrica é dada em farad ou F. *Os capacitores normalmente apresentam capacitância na ordem de μf, ηf e ρf. 2

3 3 *

4 *Fatores que influenciam na capacitância: * Área das placas * Distância entre as placas * Material usado entre as placas *Os capacitores são classificados de acordo com o material usado em sua fabricação: * Poliéster; * Cerâmicos; * Tântalo; * Eletrolíticos. *A escolha do tipo de capacitor normalmente é determinada pela capacitância necessária. 4

5 * 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: 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. * 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. 5

6 *São pequenos discos normalmente marrons, cinzas ou azuis. *Não possuem polaridade; dessa forma sua simbologia é formada por duas linhas paralelas. *Em geral possuem baixa capacitância, tipicamente na ordem de pf ou poucos nf. *Internamente esses capacitores não tem estrutura de bobinas, por isso podem ser usados em aplicações de alta frequência. *Tipicamente são usados em circuitos que aterram sinais de alta frequência. 6

7 *Padrão Europeu: *Padrão Norte-Americano: 7

8 8

9 *Decodifique os capacitores cerâmicos 9

10 * Usam um fino filme de poliéster como dielétrico. * Não polarizados. * Possuem valores na ordem de nf. Ex.: 225K = 2200nF, ±10%. * O ponto decimal indica que seu valor em uf e não em nf. Ex.:.22 indica 0,22 uf, ou 220 nf. * Podem utilizar a mesma codificação norte-americana dos cerâmicos. Ex.: 103 = pf = 10nF. * Quando a tensão máxima não é dada, assume 250V. * Pode utilizar o código de cores de cinco faixas em pf, similar aos resistores. * A quarta faixa indica a tolerância, podendo ser: ±5% (verde) ou ±10%(branco). * A quinta faixa indica o valor da tensão máxima suportada, podendo ser: 100 V (marrom), 250 V (Vermelho) ou 400 V (Amarelo). 10

11 *Decodifique os capacitores de poliéster 11

12 *Alumínio é o material usado para os eletrodos. *Tipo polarizado conforme indicação em seu corpo. Se invertido não funciona, podendo até mesmo explodir. *Capacitâncias bem maiores que os cerâmicos e poliéster (na ordem dos uf). *Tensão nominal baixa. *Seu tamanho varia proporcionalmente com sua capacitância, e ou tensão nominal. 12

13 * A faixa de valores pode variar de 1µF a milhares de µf. Esse tipo de capacitor é usado principalmente em fontes de alimentação, para diminuir o ripple. * Normalmente tem seus dois terminais localizados no mesmo lado (tipo radial). * Podem ter seus terminais saindo de lados opostos (tipo axial). * Existem capacitores eletrolíticos ( 10uF) que não são polarizados (bipolares), utilizados em áudio para fazer o seu filtro. Utiliza-se a marcação NP ou unpolarized. * É possível converter dois capacitores eletrolíticos polarizado em um não polarizado, ligando-os em série com mesma polaridade ao centro. * Ex.: Um capacitor de 100 uf não polarizado poderá ser obtido com dois capacitores polaridados em série de 200 uf. 13

14 *Capacitores sólidos chamados de polímero são capacitores que não possuem líquido eletrolítico em seus interior, oferecendo uma melhor "blindagem", ficando menos sujeitos a vazamento, estofamento e secagem. *Por enquanto os capacitores sólidos são comuns nas placas-mães atuais, porém ainda raros nas fontes de alimentação. 14

15 *São capacitores eletrolíticos de pequena dimensão que usam pentóxido de tântalo para os eletrodos. *São superiores ao de alumínio, no que se refere à temperatura (maior vida útil) e altas frequências. *Utiliza o símbolo "+" é usado para indicar o polo positivo. *São um pouco mais caro que os de alumínio. 15

16 *São usados quando houver necessidade de pequena tolerância. *A capacitância destes capacitores praticamente não muda. *Estes capacitores tem uma tolerância de ±1%. 16

17 *Boa estabilidade por que o seu coeficiente de temperatura é pequeno. *Excelentes características de frequência, sendo usados em circuitos ressonantes e filtros de alta frequência. *Como tem boa isolação, sendo ideais para circuitos de alta tensão. *Não possuem grandes valores de capacitância. *São relativamente caros. *Estes capacitores não tem polaridade 17

18 *São capacitores de tamanho bastante reduzido. *De Capacitância: Baixa Média Alta 18

19 *São capacitores cuja capacitância varia, através do afastamento e da aproximação das placas que compõem o capacitor. *Trimmers são capacitores variáveis com pequenas dimensões normalmente utilizados em rádios portáteis e em diversos dispositivos eletrônicos. * Tem capacitâncias máximas em torno de 500 pf e são utilizados principalmente para o ajuste do valor correto da capacitância total de um circuito. * O ajuste pode ser feito pela variação da superfície paralela das placas, pela distância entre as placas e pela variação do material do dielétrico. 19 Trimmers

20 * Um capacitor pode cumprir uma função semelhante à de uma bateria, já que pode ser usado para armazenar cargas que são fornecidas a um circuito. * A grande vantagem é que, como não há reações químicas envolvidas, a carga e descarga podem ser feitas muito rapidamente e um capacitor não fica inutilizado após várias cargas e descargas, que é o que acontece a uma bateria recarregável. * Por exemplo, o ultracapacitor cilíndrico representado acima tem uma capacidade de 3000 farads a 2.7 volts. Com esses valores, a carga já muito perto da carga de uma pilha recarregável. * A capacidade elevada também implica que demora muito mais tempo a descarregar quando for ligado a um circuito. * Ainda falta reduzir um pouco o tamanho para que seja competitivo com as atuais baterias de íons de lítio. 20

21 *As faixas representam respectivamente: primeiro algarismo, segundo algarismo, algarismo multiplicador, tolerância e tensão. *O valor é obtido em pf. 21

22 22

23 x10 0 x10 1 x10 2 x10 3 x

24 24

25 *Um condutor, isolado no vácuo, é carregado. À medida em vai se carregando o condutor, seu potencial elétrico V varia com a carga Q conforme o gráfico abaixo. Determine a capacitância do condutor. 25

26 *Uma ligação em série de capacitores diminui a capacitância total porque efetivamente aumenta o espaçamento entre as placas. *Na associação em série de capacitores as placas se carregam em efeito cascata e todos os capacitores adquirem a mesma carga, assim: *Q 1 = Q 2 = Q 3 = Q n = Q *Porém, como o circuito é série, as tensões nos capacitores se somam: V 1 +V 2 +V V n =V *Como V=Q/C, então: 1 C eq = 1 C C C C n 26

27 * A ligação em paralelo de capacitores aumenta a capacitância total porque aumenta a área de placas recebendo cargas. * Na associação em paralelo de capacitores todos os capacitores estão sujeitos a mesma tensão, assim: V 1 = V 2 = V 3 = V n = V * Porém, cada capacitor se carrega independentemente e a quantidade de carga armazenada aumenta: Q 1 +Q 2 +Q Q n = Q * Como Q = C x V, então: C e q = C 1 +C 2 +C C n * A capacitância equivalente de n capacitores em paralelo é dada pela soma das capacitâncias dos n capacitores. 27

28 Circuito 1: Ceq=c1+c2+c3=180 μf Vc1=Vc2=Vc3=V1=10V Qc1=C1xV1=470 μc Qc2=C2xV1=1mC Qc3=C3xV1=330 μc Circuito 2: Ceq=c1/3=11 μf Vc1=Vc2=Vc3=V2/3=4V Qc1=Qc2=Qc3=C3xVc3=132 μc 28

29 *Capacímetro é o instrumento utilizado em eletrônica para medir a capacitância. *A medição pode ser feita em capacitores comuns e eletrolíticos. *Obs.:O capacímetro ao lado oferece nove escalas variando de 200pF à 20mF. 29

30 30

31 * 1) Um capacitor de 22 ρf é provavelmente de que tipo? * 2) Um capacitor de 470 ηf é provavelmente de que tipo? * 3) Um capacitor de 10 μf é provavelmente de que tipo? * 4) Qual é o valor equivalente de um capacitor de 220 ηf x 400V colocado em paralelo com um capacitor de 470 ηf x 250V? * 5) Qual é o valor equivalente de dois capacitores de 1200 μf x 200V colocado em série? * 6) Qual é o valor equivalente de um capacitor de 560 ηf x 250V colocado em série com um capacitor de 330 ηf x 400V? * 7) Qual é a capacitância e tolerância de um capacitor cerâmico rotulado 222F? * 8) Qual é a capacitância de um capacitor de poliéster com as cores marrom, cinza, amarelo, branco, vermelho? * Resp.: Cerâmico; Poliéster; Eletrolítico ou tântalo; 690nFx250V; 600uFx400V; 208nFx500V; 2,2nF±1%; 180nF±10%x250V. 31

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