CAPACITORES TIPOS DE CAPACITORES. Página 1 ELETRÔNICA ANALÓGICA

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1 Também chamado de condensador, ele é um dispositivo de circuito elétrico que tem como função armazenar cargas elétricas e consequente energia eletrostática, ou elétrica. Ele é constituído de duas peças condutoras que são chamadas de armaduras. Entre essas armaduras existe um material que é chamado de dielétrico. Dielétrico é uma substância isolante que possui alta capacidade de resistência ao fluxo de corrente elétrica. TIPOS DE Página 1

2 CAPACITOR ELETROLÍTICO Diferencia-se dos demais por ter o material dielétrico de espessura extremamente pequena com relação aos outros. Internamente é composto por duas folhas de alumínio, separadas por uma camada de óxido de alumínio, enroladas e embebidas em um eletrólito líquido. Este capacitor possui polaridade, ou seja, um jeito correto de coloca-lo em qualquer circuito (terminal maior o positivo), caso ele seja polarizado da maneira incorreta, o capacitor entra em processo de curto circuito. Neste capacitor é muito perigoso polariza-lo incorretamente, pois ele pode explodir liberando gases. Os mais modernos não explodem nestes casos, apenas incham. Geralmente este capacitor vem com marcação de qual terminal é positivo e qual é negativo. Esse tipo de capacitor é encontrado em fontes de tensão, onde além de tornar a fonte mais estável é capaz de filtrar possíveis ruídos que possam vir da rede elétrica. CAPACITOR DE POLIÉSTER Formado por várias camadas de poliéster e alumínio, o que o torna bastante compacto. Este capacitor tem uma capacidade de autorregeneração, no caso de dano entre as camadas (por pulsos de tensão acima do especificado, por exemplo), o material metálico que está sobre a folha de poliéster evapora, por ser muito fino, evitando um curto circuito. A quantidade de folhas e a espessura das mesmas determinam a capacitância deste capacitor. CAPACITOR CERÂMICO Um dos modelos mais conhecidos e usados. Consiste em um disco de cerâmica (material dielétrico), com duas fitas metálicas em cada uma das suas faces. Este capacitor geralmente causa certa confusão nos valores descritos sobre sua superfície (como valor de capacitância, por exemplo). São usados para circuitos de alta frequência e corrente contínua, e armazenam pequenas quantidades de cargas elétricas. São encontrados em televisões, rádios, flash de câmeras, roteadores etc. CAPACITOR DE TÂNTALO São usados para substituir os capacitores de eletrolítico, quando se quer minimizar o circuito. Seu material dielétrico é o Óxido de Tântalo, tem baixa corrente de fuga, e uma vida útil geralmente maior do que de outros eletrolíticos. Estes também merecem cuidado na hora da polarização, pois se polariza-lo de maneira incorreta certamente ocasionará em uma explosão imediata. Para prevenir isto, como de costume, os fabricantes tomam o cuidado de deixar o terminal positivo maior que o terminal negativo. CAPACITOR DE MICA O material dielétrico deste capacitor, obviamente, é a mica. As placas são de prata, e estas envolvem a folha de mica. Altamente estável quanto à temperatura e possui baixa perda de carga. Muito usado sem circuitos osciladores e circuitos ressonantes. Estes capacitores podem ou não possuir terminais, como os já citados possuem. Alguns modelos são soldados diretamente na placa a qual será montado o circuito, isso ocasiona uma boa dissipação do calor quando se está trabalhando com potências elevadas. CAPACITOR SMD São usados em todo tipo de equipamentos eletrônicos. O material dielétrico destes capacitores pode ser de cerâmica, tântalo, entre outros. Por serem muito pequenos, geralmente são montados nos circuitos por robôs. Ele não possui terminais, este componente é de montagem em superfície. Página 2

3 CAPACITÂNCIA É denominada capacitância C a propriedade que os capacitores têm de armazenar cargas elétricas na forma de campo eletrostático, e ela é medida através do quociente entre a quantidade de carga (Q) e a diferença de potencial (V) existente entre as placas do capacitor. C = é a capacitância, expressa em farads. Q = é a carga elétrica armazenada, medida em coulombs. V = é a diferença de potencial (ou tensão elétrica), medida em volts. Quando polarizamos os terminais de um capacitor com uma fonte de alimentação de corrente continua (DC), automaticamente estamos carregando as placas internas uma positiva e outra negativa. Dessa forma a mesma tensão que da fonte de alimentação, no caso a pilha, está sobre o capacitor devido estarem ligados em paralelo. Tensão (pilha) = Tensão Capacitor TIPO DE ASSOCIAÇÃO SÉRIE Caso 1 Tensão entre A e B = Vc1 + Vc2 A carga de C1 e C2 é igual. Página 3

4 Para determinar o valor do capacitor equivalente na associação em série usamos a seguinte fórmula. Portanto,!" C equivalente é igual a 1,5nF %!" OBS.: O valor da capacitância equivalente em série, é sempre menor ou igual a menor capacitância. SÉRIE Caso 2 Tensão entre A e B = Vc1 + Vc2 Quando temos capacitores agrupados de dois em dois com mesmo valor podemos aplicar a mesma equação acima. Portanto,!" %!" C equivalente é igual a 4nF Nesse caso se dividirmos um dos capacitores por 2 teremos o mesmo resultado.!" C 2 %!" 8 % 4!* 2 Página 4

5 PARALELO Tensão em C1 e C2 é igual. A carga somada de C1 e C2 deve ser igual à carga de C equivalente. MISTO!" Ca Cb Para circuitos compostos, dividimos os circuitos para facilitar a resolução. Montando o novo circuito a partir dos cálculos desenvolvidos. Página 5

6 EXEMPLO 1. Um capacitor acumula entre as suas placas uma quantidade de carga igual a 10 nc quando submetido a uma diferença de potencial de 10 V. Assinale a alternativa que apresenta corretamente a capacitância desse capacitor. 1º Passo - Conversões de unidades 2º Passo - Aplicação da fórmula C = é a capacitância, expressa em farads. Q = é a carga elétrica armazenada, medida em coulombs. V = é a diferença de potencial (ou tensão elétrica), medida em volts. 3º Passo - Substituição dos valores Q. % % * 1!23 445: * é 8 0, * 4º - Entendendo a unidade da resposta Página 6

7 2. No circuito abaixo dois capacitores, inicialmente descarregados, são ligados a uma fonte que possui uma DDP de 12 V. Determine a carga elétrica e a ddp em cada capacitor, sendo que eles estão associados em série. 1º Passo Capacitância equivalente 2º Passo Encontrar a carga elétrica 3º Passo Tensão de armazenamento de cada capacitor 4º Passo Carga elétrica de cada capacitor Página 7

8 EXERCÍCIOS 1. Qual é a capacitância total de dois capacitores, C1 e C2, conectados em paralelo? a) C1+C2 b) C1xC2 c) (C1xC2)/(C1+C2) d) (C1+C2)/(C1+C2) 2. A capacitância de um capacitor é medida em uma unidade chamada: a) Ohm b) Farady c) Hertz d) Watt 3. Nos modelos ilustrados abaixo marque a alternativa correta. a) (1) modelo de capacitor eletrolítico, modelo de capacitor poliéster, modelo de capacitor cerâmico. b) (1) modelo de capacitor poliéster, modelo de capacitor cerâmico, modelo de capacitor eletrolítico. c) (1) modelo de capacitor cerâmico, modelo de capacitor poliéster, modelo de capacitor eletrolítico. d) (1) modelo de capacitor cerâmico, modelo de capacitor eletrolítico, modelo de capacitor poliéster. 4. Para acumular uma carga de 1C em um experimento, será necessário realizar associação de capacitores na modalidade paralela. Os capacitores disponíveis para esse fim devem ser de 1,0 µf e a fonte de alimentação possui em sua saída uma tensão igual a 110V. Deseja-se saber quantos capacitores serão necessários para essa operação. 5. Analise o circuito dado. Considerar: C1 = 10,0 µf, C2 = 5,00 µf, C3 = 4,00 µf e V = 100 V. Determine: a) a capacitância equivalente. b) a carga, c) a diferença de potencial e d) a energia armazenada para cada capacitor. Página 8

9 6. Deseja-se ligar dois capacitores C1 = 6,00 µf e C2 = 4,00 µf em serie, aplicando nos extremos do circuito uma diferença de potencial de 200 V. Determine: a) Calcule a capacitância equivalente da associação. b) A carga sobre cada capacitor. c) A diferença de potencial através de cada capacitor. 7. Dois capacitores C1 = 6,00 µf e C2 = 4,00 µf são interligados em paralelo. Uma DDP de 200 V é aplicada no circuito. Determine: a) A capacitância equivalente da associação. b) A carga sobre cada capacitor. c) A diferença de potencial através de cada capacitor. 8. No circuito abaixo temos uma bateria de 12 V e três capacitores descarregados. A chave é deslocada para a esquerda até que o capacitor C1 seja totalmente carregado. Em seguida a, a chave é deslocada para a direita. Determine: a) A carga final na malha 01 b) A carga final no circuito 02 Página 9