Capacitor

Componentes que, embora não conduzam corrente elétrica entre seus terminais, são capazes de armazenar certa corrente, que será "descarregada", assim que não houver resistência entre seus terminais.

Formado por 2 placas condutoras, separadas por um material isolante chamado Dielétrico. Ligados a estas placas condutoras estão os terminais para conexão deste com outros componentes de um circuito elétrico.

Capacitância (C): capacidade de acumulação de cargas elétricas no capacitor, quando aplicamos em seus terminais determinada tensão. Sua capacitância é determinada pelas dimensões das placas e pela distância de uma em relação à outra, ou seja, é diretamente proporcional à área e inversamente proporcional à espessura do Dielétrico.

Unidades de Medida da capacitância: Farad (F), Microfarad ( F),

Nanofarad ( F) e Picofarad ( F).

A quantidade de cargas (Q, em Coloumb) que um capacitor pode armazenar depende da tensão (U, em Volts) e de sua capacitância (C, em Farad) entre seus terminais:

Utilidade do Capacitor

Serve para manter uma corrente alternada estável, como um Sinal de

Áudio ou Filtro de Baixa. A energia armazenada em um capacitor é expressa em Joules:

Quando uma Tensão Contínua é aplicada às placas do capacitor, através dele não se verifica nenhuma passagem de corrente, devido a presença do dielétrico. Por outro lado, ocorre uma acumulação de carga elétrica nas placas de tal forma, que a placa ligada ao pólo negativo do gerador acumula elétrons enquanto que a placa ligada ao pólo positivo do gerador falta elétrons. Este fenômeno é chamado de Polarização do Dielétrico.

Quando a tensão aplicada é interrompida, a carga acumulada mantém se devido ao Campo Elétrico que se forma entre as placas.

Se as placas forem curto circuitadas, encostando se os 2 terminais de ligação, uma rápida passagem de corrente é produzida e o capacitor se descarrega, retornando á condição inicial.

Quando uma corrente Contínua é aplicada a um capacitor, a tensão leva um certo tempo para atingir o valor máximo. Portanto, no capacitor, a corrente está adiantada em relação a tensão.

O tempo necessário para que o capacitor se carregue totalmente depende das resistências do circuito.

Para um circuito RC em série, quanto maior o valor do resistor e do capacitor, mais tempo leva para que o capacitor carregue se totalmente. A medida da velocidade de crescimento da tensão no capacitor é dada pela constante de tempo ( ) do circuito.

Ch R

Vcc C

Onde:

VC – Tensão do Capacitor | e – n° de Euller t – tempo decorrido após o fechamento da chave

Gráfico Vc x t Gráfico i x t

Vc i

5 t (s) t (s)

Quando uma Tensão Alternada é aplicada a um capacitor, seu comportamento é a conseqüência direta do que ele manifesta no caso de uma Tensão Contínua.

= R . VC = Vcc . (1 – e –t/ )

O Dielétrico é submetido a solicitações alternadas, pois variam de sinal rapidamente e sua polarização muda com o mesmo ritmo. Se a freqüência aumenta, o Dielétrico não pode seguir as mudanças com a mesma velocidade com que ocorrem, e a polarização diminui, o que acarreta uma redução da capacitância. Portanto, devido ao fato de que a capacitância tende a diminuir com o aumento da freqüência, os capacitores Styroflex e cerâmicos são os únicos que podem ser empregados em alta freqüência (Amplificadores e Osciladores).

Com as Tensões Alternadas, produzindo o fenômeno de sucessivas cargas e descargas, verifica se uma circulação de corrente, embora esta não flua diretamente pelo Dielétrico.

Assim, chega se a uma das principais aplicações dos capacitores: a de separar a Corrente Alternada da Corrente Contínua, quando estas se apresentam simultaneamente.

*Em geral: O capacitor comporta se como um Circuito Aberto em

Corrente Contínua e como uma Resistência Elétrica em Corrente Alternada.

Reatância Capacitiva

Vcc ~ i (t) C

Reatância Capacitiva (Xc) é a variação da corrente: Onde: F – Freqüência (Hz) C – Capacitância (F)

Xc – Reatância Capacitiva ( )

A Tensão e a Corrente num circuito contendo Reatância Capacitiva é determinada por:

Tipos de Capacitores

O que determina o tipo do capacitor é o seu Dielétrico. Pode ser do tipo:

Axial (1 terminal em cada extremidade). Radial (2 terminais na mesma extremidade).

Xc = 1 2 . .F .C

Uc = Xc . Ic

TipoDielétricoArmaduraFixa de ValorFaixa de

Tensão

Papel Papel

Parafinado

Folhas de

MicaFolhas de

Mica

Folhas de

StyroflexTiras de

Poliestireno

Folhas de

Folha de

Poliéster

Folhas de Poliéster

Folhas de

Poliéster

Metalizado

Folhas de Poliéster

Alumínio

Policarbonato Metalizado

Folhas de

Policarbonato

Alumínio

Cerâmico TipoI

Disco

Cerâmico

Prata

Cerâmico Tipo I

Disco de

Titanato de Bário

Prata

15 – 1000V

Eletrolíticos de

Alumínio

Óxido de

Alumínio

Folhas de

Eletrolíticos de

Tântalo

Óxido de Tântalo

Tântalo

Símbolo: 2 placas com seus terminais.

Processo de Carregamento e Descarregamento do Capacitor

Neutro Capacitor Neutro Capacitor Carregado

A B A B A B Vcc Ch Vcc

Capacitor Carregado Capacitor Descarregado A B A B

Associação de Capacitores Associação em Série

A Capacitância Total diminui, pois há um aumento efetivo da distância entre as placas. Para calcular a Capacitância Total em Paralelo:

Ou para 2 capacitores:

Associação em Paralelo

A Capacitância Total aumenta, pois aumenta a área de placas que recebem cargas. Para calcular a Capacitância Total em Série:

Há um limite para a tensão que pode ser aplicada a um capacitor qualquer. Se for aplicada uma tensão alta, haverá uma corrente que forçará uma passagem através do Dielétrico. O capacitor entra em curto circuito e é descarregado. A tensão máxima a ser aplicada a um capacitor é chamada de Tensão de Trabalho e não deve ser ultrapassada.

Capacitor Esférico

Onde: r – raio | C – capacidade | K – Dielétrico

1 = 1 + 1 + 1 CT C1 C2 Cn CT = C1 . C2 C1 + C2

CT = C1 + C2 + Cn r = C . K

Capacitor Plano Onde:

C – capacidade | A – área | d – distância | E0 – permissividade elétrica

C = E0 . A d

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