O QUE É UM CAPACITOR?O capacitor ou condensador é um componente passivo que é capaz de armazenar energia na forma de um campo elétrico. Este campo é o resultado de uma separação da carga elétrica. É formado por um par de superfícies condutoras, geralmente de folhas ou placas que são separadas por um material dielétrico ou por vácuo. As placas submetidas a um potencial diferencial adquirem certa carga elétrica (positiva em uma delas e negativa na outra), sendo a variação da carga total igual a zero. Um capacitor é um dispositivo de dois terminais e pode ter polaridade em seus terminais. Show
Quando uma fonte de tensão é conectada ao capacitor, uma carga positiva + q é depositada em uma placa e uma carga negativa –q na outra, dessa maneira o capacitor armazena a carga elétrica. A carga armazenada é representada pelo fato de ser diretamente proporcional à tensão aplicada entre as placas por uma constante que indica a capacidade de armazenar energia na forma de um campo elétrico e depende do material dielétrico. +q-qV+-++++++---Isso pode ser expresso matematicamente como: q = CVOnde:
Capacitância é a relação entre a carga elétrica em uma placa de um capacitor e a diferença de tensão entre as duas placas, seu valor depende das dimensões físicas do capacitor e da permissividade do material dielétrico com o qual é construído. Para um capacitor de placa de condutor paralelo, a capacitância é expressa por: Donde:
O valor da capacitância pode aumentar em três fatores:
O material dielétrico é um isolante que aumenta a capacitância como resultado de dipolos elétricos permanentes ou induzidos no material. Estritamente falando, a corrente contínua (CC) não flui através de um capacitor, ao invés disso as cargas se movem de um lado do capacitor através do circuito condutor para o outro lado, o que estabelece o campo elétrico. O deslocamento da carga é chamado de corrente de deslocamento porque a corrente parece fluir momentaneamente através do dispositivo. RELAÇÃO TENSÃO-CORRENTE DO CAPACITORA relação tensão-corrente do capacitor é definida como: V(t) = 1 / C t ∫ 0 idt = q(t) / C Em que q (t) é a quantidade acumulada de carga medida coulumbs e C é a capacitância em farads medida (F = coulombs / volt). “A tensão em um capacitor não pode mudar abruptamente.” Para diferenciar esta equação, você pode relacionar a corrente de deslocamento à taxa de mudança de tensão: A capacitância é uma propriedade do material dielétrico e da geometria e separação das placas. Os valores dos capacitores típicos variam de 1 pF a 1000uF. Como a tensão através de um capacitor é a integral da corrente de deslocamento, a tensão não pode mudar instantaneamente. Esta característica pode ser utilizada para fins de sincronização, em circuitos eléctricos como um simples circuito RC. Em questões experimentais, o capacitor é capaz de armazenar a energia elétrica que recebe durante o período de carga, a mesma energia que produz mais tarde durante o período de descarga. POTÊNCIA DO CAPACITORA potência instantânea fornecida ao capacitor é: A energia armazenada no capacitor é: W = t ∫ -∞ Pdt V(-∞)=0, desde que o capacitor foi baixado em t=-∞. A equação da energia resulta: Com base na equação de carga armazenada no capacitor, a equação de energia no capacitor pode ser reformulada como: Qualquer uma das duas equações acima pode ser usada para encontrar a energia armazenada no capacitor. Essa energia pode ser recuperada, pois um capacitor ideal não pode dissipar energia. SÍMBOLO DO CAPACITORA forma de um capacitor é retangular, quadrada, circular, cilíndrica ou esférica. Como diferentes tipos de capacitores estão disponíveis, existem símbolos diferentes disponíveis para representá-los que são mostrados abaixo. Assim como os resistores elétricos, os capacitores também podem ser do tipo fixo ou variável, a simbologia destes é apresentada na figura a seguir: Capacitorfixo CapacitorvariávelVALORES DO CAPACITORESTeóricamente los capacitores adoptan cualquier valor como las resistencias eléctricas pero, en el mercado solo se adoptan ciertos valores que normalmente van en el rango de los picoFarad a los microFarad, así como el material aislante con el que están construidos como cerámica. Tal como las resistencias eléctricas, los capacitores también pueden ser tipo fijo o variable, la simbología de éstos se presenta en la siguiente figura: CR“Um capacitor não ideal possui um modelo com resistência a vazamentos em paralelo, que pode ser de até 100Mohm e ser desprezado nas aplicações mais práticas.” TIPOS DE CAPACITORESOs principais tipos de capacitores comerciais são capacitores eletrolíticos, capacitores de tântalo, discos cerâmicos e capacitores mylar . Os capacitores eletrolíticos são polarizados, o que significa que eles têm um final positivo e um negativo. O lado positivo de um capacitor polarizado deve ser mantido em uma tensão mais alta que o lado negativo caso contrário, o dispositivo geralmente será danificado . DIELÉTRICO DE UM CAPACITOR ELÉTRICOO dielétrico age como um material isolante entre as placas. O dielétrico pode ser qualquer material não condutor, como cerâmica, papel encerado, mica, plástico ou alguma forma de gel líquido. O dielétrico também desempenha um papel importante na decisão do valor da capacitância. Quando o dielétrico é introduzido entre as placas do capacitor, seu valor aumenta. Os diferentes materiais dielétricos terão constantes dielétricas diferentes, no entanto, este valor é > 1. A tabela a seguir mostra o valor da constante dielétrica para cada material dielétrico
O dielétrico pode ser de dois tipos
Nota: Considere que nenhum dielétrico é um isolador perfeito porque eles têm corrente de fuga. CLASSIFICAÇÃO DE VOLTAGEM DE UM CAPACITORNão tem tensão até que o capacitor seja carregado, à tensão máxima na qual o capacitor pode operar com segurança. Essa voltagem é chamada de voltagem de trabalho (WV) ou tensão de trabalho DC (DC-WV). Se o capacitor for aplicado a uma tensão maior que essa tensão, ele pode ser danificado produzindo um arco entre as placas devido à quebra do dielétrico. Ao projetar circuitos com capacitores, deve-se tomar cuidado para que a capacitância do capacitor seja maior que a voltagem usada no circuito. Por exemplo, se a tensão de operação do circuito é de 12 V, então é necessário escolher um capacitor com uma tensão nominal de 12 V ou superior. Essa tensão de trabalho de um capacitor depende de fatores como o material dielétrico usado entre as placas do capacitor, a espessura dielétrica e também o tipo de circuito usado. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS GERAIS
POR QUE SÃO CAPACITORES IMPORTANTES?Os capacitores têm muitas propriedades como:
Da mesma forma, o capacitor exibe muitas propriedades quando usado em circuitos CA ou CC e, portanto, desempenha um papel importante em circuitos elétricos e eletrônicos. Qual a relação entre carga capacitância é tensão aplicada ao capacitor?Quanto maior for sua capacitância, maior será a quantidade de cargas armazenada pelo capacitor para uma mesma tensão elétrica.
O que determina a capacitância de um capacitor?A capacitância ou capacidade é a grandeza elétrica de um capacitor, que é determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser armazenada em si por uma determinada tensão e pela quantidade de corrente alternada que atravessa o capacitor numa determinada freqüência.
O que é a tensão de um capacitor?Tensão de Operação de um Capacitor
Todos os capacitores trazem indicada sua Tensão de Operação Máxima, que é o maior valor de tensão elétrica contínua que pode ser aplicado entre seus terminais sem que o componente seja danificado.
Quais são os fatores que influenciam na capacitância de um capacitor?As áreas das armaduras de um capacitor influem na capacitância, de modo que ela é cada vez maior quanto maior for a área das placas, ou seja, a capacitância é diretamente proporcional à área de cada uma das placas que constituem o capacitor.
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