EX 06 - Circuito de diferenciação RC - Parte Prática

Este circuito é usado quando queremos perceber variação de sinal tendo a ver com o impulso do sinal de entrada de onda quadrada. 

O circuito desta forma é utilizada para interromper interferências em relação ao sinal de corrente direta entre os circuitos. Aplicação: Circuito de mudança de tensão de dispositivo de detecção de velocidade do carro.

A carga eléctrica começa a armazenar-se um capacitor(C), quando a tensão é aplicada à entrada. A corrente elétrica que flui para o capacitor quando a carga elétrica é armazenada diminui.

A alteração da corrente eléctrica que flui através do capacitor (C) e da resistência (R), é exigida pela seguinte fórmula.

i = (V/R)e^-(t/CR)

I  :  A corrente eléctrica que muda no tempo em amperes (A)

V  :  A tensão aplicada (V)

R  :  O valor da resistência (ohm)

C  :  O valor do condensador (F)

e  :  A base do logaritmo natural (2,71828)

t  :  O tempo decorrido após o início de carregamento (seg)

CR  :  O tempo capacitiva constante (C x R)

A alteração da tensão que aparece nos dois bordos da resistência (R), torna-se a seguinte fórmula. iR = V [e - (t / CR)]. Trata-se da seguinte forma, quando a exibir a fórmula acima, no gráfico. 

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2019

EX 05 - Circuito de Integração RC - Parte Prática

Este circuito é usado quando é necessário atrasar a subida do sinal de onda quadrada. Além disso, no caso em que tem uma variação rápida do sinal de entrada, utilizamos este circuito para se ter na tensão de saída uma variação de forma gradual.

A figura ao lado foi feita na seguinte condição. Frequência: 50Hz; Resistência: 10K ohms e Capacitor: 0.22μF.

A carga eléctrica começa a armazenar-se no capacitor (C), quando a tensão é aplicada à entrada. A corrente elétrica que flui pelo capacitor provoca o aumento da carga elétrica que é armazenada e a corrente diminui.
A variação da corrente elétrica que flui através do capacitor (C) e da resistência (R) obedece a seguinte fórmula:  i = (V/R) e ^{-(t / CR)};

onde i : é a corrente eléctrica que muda no tempo em ampéres (A);
V: a tensão aplicada em volts (V);
R: O valor da resistência em ohm;
C: O valor do capacitor em farads (F);
e: A base do logaritmo natural (2,71828);
t: o tempo decorrido após o início de carga em segundos (s);
CR: a contante de tempo (C x R).
A alteração da tensão (Vc), que aparece em ambas as extremidades do capacitor (C) torna-se a seguinte fórmula: 

    Vc = V [1 – e ^{-(t / CR)} ] 

e é como se segue no gráfico. O cálculo da exponencial pode ser calculado com o botão Exp da aplicação da calculadora científica.

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2019

EX 04 - Carga e descarga de Capacitores - Parte Prática

A carga elétrica (Q) armazenada por um capacitor (C) é dada por: Q = C.V . Onde: C é a capacitância em Farad, V é a  tensão elétrica em Volts e a unidade de carga elétrica é Coulomb. Exemplo: Q = 100µF .12V = 1200µC. 

A energia elétrica armazenada pelo capacitor será:   W = C.V.V / 2 =>  w = 100µ.12.12/ 2     =>    w = 100.10-6.144 / 2 => W = 0,0072 joule.

Para carga e descarga de capacitores usamos o circuito abaixo: A função do resistor R é controlar o tempo de carga do capacitor. O tempo de carga depende diretamente do produto RC. Após uma constante de tempo RC, o capacitor carrega com 63,2% da tensão da fonte.( 63,2% de V ).

R.C = 100.103. 100.10--6  =>  R.C =10000.10--3 = 10 segundos.

Após 5.R.C, o capacitor está praticamente carregado com a tensão da fonte (99,3% de V ).

t = 5.R.C = 5. 100.103. 100.10--6 => t =  50000.10--3 segundos => t = 50 segundos

Para controlar o tempo de descarga liga-se um resistor em paralelo com o mesmo. A função do resistor R é controlar o tempo de descarga do capacitor e este depende diretamente do produto RC. Após uma constante de tempo RC, o capacitor perde 63,2% da sua carga.(ainda tem 36,8% da carga inicial). Após 5.R.C, o capacitor estará praticamente descarregado.  (terá somente 0,7% da carga inicial). 

Com a chave na posição 1, o capacitor carrega através do resistor R1 e com a chave na posição 2 descarrega através do resistor R2. Se  R1 = R2,  o  tempo de carga é igual ao tempo de descarga.

Para a carga e a descarga tem-se uma função exponencial. No início do processo, a tensão varia rapidamente num pequeno intervalo de tempo e no final do processo, a tensão varia lentamente num grande intervalo de tempo.

A tensão na carga do capacitor é calculada por: Vc = V ( 1 - e^-(t/RC) ) [V] ;

A tensão na descarga do capacitor é calculada por: Vc = V (  e^-(t/RC) ) [V] ;

Parte Prática: Monte o circuito e com o capacito descarregado, acione a chave e o cronômetro. Determine e anote o instante em que cada tensão for atingida, anote os valores em uma tabela.

Vcc = 10 Volts		Resistor = 10 KW			Capacitor = 1000 mF			RC =
Volts (V)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Tempo (s)

No link a seguir há o exercício de aplicação: 24_04_32 Aplicação de carga e descarga de Capacitor. 

© Direitos de autor. 2024: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2024

Aula 05.4 - Condensador - "Capacitores Antigos"

Praticamente em todos os equipamentos eletrônicos e até em elétricos são empregados os capacitores. Também chamados de condensadores, eles são componentes eletrônicos capazes de armazenar cargas elétricas (capacitâncias).

O uso de capacitores vem de longa data, por esta razão, na medida em que a eletrônica foi evoluindo foram surgindo diversas variações. Já tivemos capacitor de mica, cerâmico, eletrolítico, de poliéster, de poliéster metalizado, capacitor de 

Figura 01 - Capacitores de mica.

poliestireno ou "styroflex", capacitor a óleo e outros, cada um indicado para aplicações diferentes.

Capacitores de Mica

Os capacitores de mica foram inventados em 1909 por William Dubilier. No inicio do desenvolvimento dos circuitos eletroeletrônicos, a Mica era o dielétrico mais comumente  utilizados para capacitores nos Estados Unidos. Apesar de ser um material excelente para este fim, a Mica é um mineral não muito abundante na natureza. 

Basicamente, um capacitor de mica é uma fina chapa de silicato disposta sobre um filme metálico, podendo ser Alumínio, Cobre ou Prata. Assim como nos capacitores de plástico, há dois filmes metálicos, um para cada eletrodo. Este tipo de capacitor não possui polo positivo e negativo definido, podendo ser colocado em qualquer posição no circuito. 

Tabela 01 - Código de cores de
Capacitores de mica.

O capacitor de mica é excelente para aplicações de radiofrequência, sendo excelente em qualquer aplicação de alta frequência. São capacitores bastante precisos, estáveis no quesito temperatura, com baixa tolerância e com capacitância na ordem de algumas centenas de pico Farads.

Capacitores de mica também costumam ter tensão de isolamento elevada e possuem uma vida útil extensa. Por exemplo, os capacitores na imagem de capa do artigo possuem uma tensão de ruptura de 500 Volts.

O invólucro do componente, isto é, a proteção contra poeira e danos é uma capa de poliepóxido, geralmente. Após o 'miolo' com os eletrodos e os dois terminais estarem prontos, o componente é mergulhado no poliepóxido não curado.

Capacitores de mica antigos também utilizavam cores para a identificação. A pintura em sua carcaça era um pouco diferente. Abaixo, a tabela de cores e o esquema para identificar o componente.

Em meados da década de 1920, a escassez do mineral na Alemanha e a experiência com Porcelana - uma classe especial de cerâmica - levaram aos primeiros capacitores usando cerâmica como dielétrico, fundando uma nova família, a de capacitores de cerâmica.

Informações sobre Capacitores d mica podem ser obtidas no link: 23_03_01 Capacitor de Mica. 

Capacitor cerâmico "Plate"

Figura 02 - Capacitores "Plate".

O pequeno capacitor quadrado de 18pF é um capacitor tipo Plate. Plate é um tipo de capacitor cerâmico cujas principais vantagens e características são: tamanho ultra reduzido, grande estabilidade no valor da capacitância, baixo custo e uma estreita faixa de tolerância (+/-2% nos capacitores NP0, ou TC, Temperatura Compensada). É um capacitor bastante usado em circuitos de VHF e UHF pelo seu tamanho reduzido e estabilidade. Na tabela abaixo temos os principais tipos de capacitor plate. 

A cor do corpo do capacitor e a faixa colorida que esta no topo, determina qual o tipo de capacitor e suas características, conforme a tabela.

Embora a tabela fale a partir de 1,8pF, você encontrará capacitores Plate de 0,56pF até 22nF. Os valores entre 0,56pF e 820pF são marcados com o valor e a letra "p" minúscula. Valores de 1nF a 22nF vem marcados com o valor e a letra "n" minúscula. Mas também podem vir marcados com a letra "n" minúscula, na foto acima temos alguns exemplares com esta marcação.

Tabela 02 - Código de cores de
Capacitores "Plate".

Na comunidade eletrônica há alguns que elogiam e outros que reclamam dos capacitores plate. Em lugares muito úmidos eles se deterioravam com facilidade, mas ao mesmo tempo apresentavam baixa tolerância, eram bem pequenos e estáveis. O sistema de identificação destes capacitores era por uma tabela de cores, que é apresentada acima.

Neste link você pode baixar o datasheet original de 1974 dos capacitores plate fabricados pela Ibrape: 23_03_01 Capacitores Plate.

Capacitor cerâmico tubular

Figura 03 - Capacitores "Tubular".

O uso mais comum deste tipo de capacitor, era em circuitos sintonizados ou para desacoplamento. O valor é impresso diretamente no corpo do capacitor. Quando na lateral deste houver uma marca preta, quer dizer que são do tipo NP0 e se for roxa, é do tipo N750. Se não houver marca colorida nas pontas, será do tipo "GP", "S" ou "GMV".  No datasheet há referencias a algumas abreviações:

• TC = Temperatura Compensada
• GP = Uso Geral (General Purpouse)
• GMV = Valor mínimo garantido (Granted Minimum Value)

Um lugar que ainda pode-se ver esse tipo de capacitor tubular, são em bobinas de FI de rádios transistores, na parte debaixo da forma da bobina, sempre tem um pequeno capacitor tubular.

Para maiores detalhes consulte o datasheet disponibilizado aqui, que é o mesmo dos capacitores do tipo "pin-up" no link: 23_03_04 Capacitores cerâmico tubular.

Capacitores "zebrinha"

Modelos mais antigos de capacitor, geralmente fabricados pela Ibrape usam o sistema de código de cores. Estes eram conhecidos como "zebrinha" devido a suas listras coloridas. Este sistema usa 5 faixas coloridas que indicam o valor, tolerância em % e a tensão de máxima de trabalho.

Figura 04 - Capacitores "Zebrinha".

A leitura é feita de cima para baixo e segue o mesmo sistema utilizado nos resistores, onde as duas primeiras listras indicam os dois primeiros dígitos do valor, a terceira indica o numero de zeros, a quarta a tolerância e por fim a quinta listra indica a tensão de isolação. Estes capacitores de poliéster estão disponíveis com valores desde 1nF ate 4,7µF . 

Apesar do seu desuso em circuitos de nova geração pode ainda ser muito útil na indústria e em equipamentos antigos que necessitem de reparos.

Informações sobre Capacitores Ibrape podem ser obtidas no link: 23_03_04 Capacitores Ibrape.

Capacitor cerâmico "Pin-Up"

Figura 05 - Capacitores "Pin-Up".

Por fim falta falar dos "esquisitos" que estão a na foto ai a direita. Trata-se de um capacitor cerâmico "Pin-Up" de fabricação da Ibrape, antiga divisão de componente da Philips, que eram muito utilizados em equipamentos philips. É um capacitor cerâmico tubular, que era muito utilizado para desacoplamento.

Obviamente este tipo de capacitor não é mais fabricado, mas ainda é possível encontrá-lo em sucatas.

No datasheet há referencias a algumas abreviações, as quais "traduzo" abaixo:

• TC = Temperatura Compensada
• GP = Uso Geral (General Purpouse)
• GMV = Valor mínimo garantido (Granted Minimum Value)

A leitura de seu valor segue o código de cores e o mesmo sistema utilizado nos resistores. Tem a tabela de cores no datasheet acima ou mais pra baixo na sessão dedicada aos capacitores de poliéster, apenas ignore no caso desta tabela as listras 4 e 5, pois os capacitores Pin-Up tem apenas 3 ou 4 listras e o significado da 4 listra é diferente, devendo ser consultado no datasheet abaixo.

O capacitor cerâmico "Pin-Up" Também não é mais fabricado, e deve ser impossível encontrar mesmo em estoques antigos. O mais provável é encontrar em sucatas de TV valvulada Philips ou outras sucatas de equipamentos valvulados.

Você pode pegar o datasheet colorido de 1971 destes capacitores da Ibrape no link: 23_03_04 Capacitores "Pin-Up".

Capacitor de Poliestireno ou "Styroflex"

Figura 06 - Capacitores "Styroflex".

Este capacitor usa como dielétrico o material Poliestireno. As placas metálicas geralmente são feitas de alumínio ou em alguns casos de cobre, que é depositado sobre a folha de poliestireno, tal como nos capacitores de poliéster metalizado formando uma finíssima camada.

São utilizados principalmente em circuitos onde são exigidas baixas perdas. Além disso, possuem coeficiente de temperatura negativo e constante, sendo adequados para circuitos ressonantes utilizando bobinas com núcleo de ferro. Nesses circuitos, devido aos núcleos de ferrite terem coeficiente de temperatura positivo, consegue-se uma grande estabilidade da freqüência de ressonância com a temperatura.

São empregados também no acoplamento entre estágios de alta freqüência e filtros RC, capacitor de amostragem para conversores ADC e circuitos osciladores. Proporciona ótima estabilidade em VFO para HF.

É necessário tomar alguns cuidados ao utilizar e manusear estes capacitores, pois os terminais geralmente são frágeis e partem com muita facilidade, rente ao corpo do capacitor. E também são sensíveis ao calor, por não terem nenhuma proteção mais resistem ao lado de fora de seu corpo, tome cuidado para não tocar o ferro de solda em seu corpo ou colocá-lo perto de fontes intensas de calor, como resistores de fio.

O valor é expresso em pF (pico-farads), no exemplo ai ao lado o capacitor maior esta marcado 10000K, ou seja é um capacitor de 10000pF ou 10nF, A letra K indica que ele tem tolerância de ±10%. 

Observe também que alguns dos capacitores da foto acima, apresentam um anel vermelho ou preto em um dos lados do capacitor. Isso não indica que ele é polarizado mas sim o lado preferencial para colocar do lado GND (preto ou sem cor) ou ao +Vcc ou ainda lado com potencial maior. São capacitores de difícil obtenção hoje em dia, mas bastante comuns em sucatas de equipamentos da década de 70 e 80, principalmente de TV a válvula.

Você pode pegar o datasheet destes capacitores no link: 23_03_04 Capacitores "Styrofles".

Capacitor "a óleo"

Figura 07 - Capacitor a óleo "Cherry".

Um dos mais antigos e raros é o capacitor a óleo. O capacitor a óleo é empregado em equipamentos valvulados, para alta isolação. O capacitor a óleo foi muito utilizado em televisores com válvulas.

O capacitor a óleo é elaborado com fitas de alumínio enroladas e isoladas com papel saturado com óleo. O capacitor a óleo tem uma tensão de isolação variável entre 600 a 1600V. Também pode ser encontrado em diferentes tipos de capacitâncias. Capacitâncias são quantidades de cargas elétricas.

Os antigos capacitores Cherry (óleo ou papel) são do tipo tubular com as armaduras de alumínio enroladas tendo no meio uma folha de papel comum ou papel embebida em óleo (óleo). Nesses tipos costuma-se colocar uma marca (anel preto) para indicar a armadura interna, importante quando são usados em áudio. Desta forma, se a ligarmos a terra, ela funciona como blindagem para a interna evitando a captação de roncos nos circuitos de áudio. Pode usar os tubulares de poliéster metalizado em seu lugar que são equivalentes.

Os capacitores Cherry mais antigos são de óleo (dourados) ou papel (brancos), já não sendo mais fabricados. Atualmente é preciso tomar cuidado com o uso desses tipos de capacitores, pois sendo antigos podem estar deteriorados. Podem apresentar fugas ou mesmo perda da capacitância pela evaporação do dielétrico (óleo) ou do papel que serve como tal, com o tempo.

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/03/2023.

Aula 05.3 - Capacitores Variáveis

Capacitores variáveis ​​são utilizados  principalmente para ajuste de frequência. Há  capacitores que usam cerâmica como dielétrico e ostros que usam filme de poliéster para o dielétrico.Um dos fios do componente é ligado ao parafuso de ajuste do capacitor. Isto significa que o valor do condensador pode ser afetada pela capacidade de a chave de fendas na sua mão. É preferível utilizar uma chave especial para ajustar estes componentes.Os são capacitores variáveis ao lado tem as seguintes especificações:

Capacitor 1: 20pF (3PF - 27pF) , [Espessura 6 mm, altura 4,8 milímetros]. 

Capacitor 2: 30pF (5pF - 40pF medido), [A largura (comprimento) 6,8 mm, a largura (curto) 4,9 mm, e a altura de 5 mm].

São codificado por cores diferentes. Azul: 7PF (2-9), branco: 10pF (3 - 15), verde: 30pF (5 - 35), marrom: 60pF (8 - 72).Existem vários tipos de capacitores variável, escolhidos de acordo com a finalidade para a qual eles são necessários. Os componentes retratados são muito pequenas.
Informações sobre Capacitores variáveis podem ser obtidas no link: 19_04_08 Capacitores Variáveis.

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019

Aula 05.2 - Capacitores Eletrolíticos

Capacitores eletrolíticos: O alumínio é utilizado para os elétrodos por meio de uma membrana delgada de oxidação. Grandes valores de capacitância podem ser obtidos, em comparação com o tamanho do capacitor, pois o dielétrico utilizado é muito fino. A característica mais importante de capacitor eletrolíticos é que eles têm polaridade. Eles têm um positivo e um negativo. Isto significa que é muito importante a maneira em que estão ligados. Se o capacitor é submetido à tensão superior a sua tensão de trabalho, ou se ele está conectado com inversão de polaridade, pode estourar. É extremamente perigoso, porque pode literalmente explodir. Geralmente, no diagrama do circuito, o lado positivo é indicado por um símbolo "+" (mais). Capacitores eletrolíticos são comercializados no valor de cerca de 1 micro F a milhares de micro F. Principalmente esse tipo de capacitor é usado como um filtro de ondulação em um circuito de alimentação de energia, ou como um filtro para ignorar os sinais de baixa frequência, etc. Uma vez que este tipo de capacitor é relativamente semelhante à natureza de construção de uma bobina, não é possível utilizar para os circuitos de alta frequência. A fotografia da esquerda é um exemplo de valores diferentes de condensadores eletrolíticos em que a capacitância e tensão diferentes.

Da esquerda para a direita:

Capacitor 1: 1 micro F (50V) [diâmetro 5 mm, 12 mm de alta];

Capacitor 2: 47 micro F (16V) [diâmetro de 6 mm, 5 mm de altura];

Capacitor 3: 100 micro F (25V) [diâmetro 5 mm, 11 mm de alta];

Capacitor 4: 220 micro F (25V) [diâmetro de 8 mm, 12 mm de alta];

Capacitor 5: 1000 micro F (50V) [diâmetro de 18 mm, 40 mm de alta];

O tamanho do capacitor, por vezes, depende do fabricante. Assim, o tamanhos mostrados aqui nesta página são apenas alguns exemplos. Na foto a marca que indica o condutor negativo do componente. Você precisa prestar atenção para a indicação de polaridade, para não cometer um erro quando você montar o circuito.
Informações sobre Capacitores Eletrolíticos podem ser obtidas no link: 19_04_06 Capacitor Eletrolítico.

Capacitores de tântalo: Capacitores de tântalo são capacitores eletrolíticos que usam um material chamado tântalo para os eletrodos. Grandes valores de capacitância semelhantes aos capacitores eletrolíticos de alumínio podem ser obtidas. Além disso, os condensadores de tântalo são superiores aos condensadores eletrolíticos de alumínio pois trabalha e maiores temperatura e frequência.

Na construção, quando o pó de tântalo é cozido, a fim de solidificar, forma uma fenda interna. Uma carga eléctrica pode ser armazenado nesta fenda.
Estes capacitores têm polaridade. Normalmente, o símbolo "+" é usada para mostrar o terminal positivo do componente. Não inverter a polaridade sobre esses tipos.
Capacitores de tântalo são um pouco mais caros do que capacitores eletrolíticos de alumínio. Capacitância pode mudar com a temperatura, assim como de frequência, e esses tipos são muito estáveis. Assim, capacitores de tântalo são usados ​​para circuitos que exigem uma elevada estabilidade nos valores de capacitância. Além disso, o uso de capacitores de tântalo para sistemas de sinais analógicos melhora o desempenho, porque o ruído de corrente pico que ocorre com os capacitores eletrolíticos de alumínio não aparece. Onde é necessário alta estabilidade é melhor utilizar capacitores de tântalo.

A fotografia ilustra o capacitor de tântalo. Os valores de capacitância é de 10 µF (35V). O símbolo "+" é usada para mostrar o condutor positivo do componente.
Informações sobre Capacitores de Tântalo podem ser obtidas no link: 19_04_07 Capacitor de Tântalo .

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019

Aula 05.1 - Capacitores Fixos

Capacitores Cerâmicos

Figura 02 - Capacitores cerâmicos

São construídos com materiais, tais como bário titânio ácido utilizado como dielétrico. Estes capacitores podem ser usados ​​em aplicações de alta frequência. Estes Capacitores têm a forma de um disco. A sua capacidade é comparativamente pequena. O Capacitor do lado esquerdo é um capacitor 100pF com um diâmetro de cerca de 3 mm. O Capacitor do lado direito é impressa com 103, então torna-se 10 x 1000 pF 0,01 microF. O diâmetro do disco é de cerca de 6 mm. Capacitores de cerâmica não têm polaridade. Capacitores cerâmicos não deve ser usado para circuitos analógicos, porque eles podem distorcer o sinal.
Informações sobre Capacitores Cerâmicos podem ser obtidas no link: 19_04_01 Capacitor Cerâmico.

Capacitores de Multicamadas

O capacitor de multicamadas de cerâmica tem um dielétrico muitas camadas. Estes condensadores são pequenos em tamanho, e têm boas características para maiores temperatura e resposta em  de frequência.
Sinais de onda quadrada utilizados em circuitos digitais pode ter um componente de frequência relativamente elevada incluídos. Este capacitor é usado para filtrar a alta freqüência à terra.
Na figura, a capacitância do componente do lado esquerdo é mostrado como 104. Assim, a capacidade é de 100.000 pF = 0,1 mF. A espessura é de 2 mm, a altura é de 3 mm, a largura é de 4 mm. O capacitor para a direita tem uma capacidade de 103 (10.000 pF = 0,01 mF). A altura é de 4 mm, o diâmetro da parte redonda é de 2 mm. Estes condensadores não têm polaridade.
Informações sobre Capacitores de Multicamadas podem ser obtidas no link: 19_04_02 Capacitor de Multicamadas.

Figura 04 - Capacitores de poliéster.

Capacitores de Poliéster

Este Capacitor usa película de poliéster fina como o dielétrico. Eles não são de alta tolerância, mas eles são baratos e acessíveis. A sua tolerância é de cerca de 5% a 10%.

Capacitor 1: 0,001 micro F (impressos com 0,01K): [A largura de 5 mm, a altura de 10 mm, a espessura de 2 mm].

Capacitor 2: 0,1 micro F (impressos com 104K):  [A largura de 10 mm, a altura de 11 mm, a espessura de 5mm].

Capacitor 3: 0,22 micro F (impresso com 0,22 K):  [A largura 13 mm, a altura de 18 mm, a espessura de 7 milímetros].

Cuidados devem ser tomados, pois diferentes fabricantes usam métodos diferentes para indicar os valores de capacitância.
Informações sobre Capacitores de Poliéster podem ser obtidas no link: 19_04_03 Capacitor de filme de Poliester metalizados.

Figura 05 - Capacitores de polipropileno.

Capacitores de Polipropileno

Este capacitor é utilizado quando é necessário uma maior tolerância do que capacitores de poliéster podem oferecer.

A película de polipropileno é utilizada para o dielétrico. Diz-se que não há quase nenhuma mudança de capacitância nestes dispositivos se eles são usados ​​com frequência de 100KHz ou menos. Este capacitores têm uma tolerância de ± 1%.

Capacitor 1: 0.01 µF (impresso com 103F), [a largura 7mm, altura de 7mm, espessura de 3mm].

Capacitor 2: 0.022 µF (impresso com 223F), [a largura 7mm, a altura de 10 mm, a espessura de 4 milímetros].
Capacitor 3: 0.1 µF (impresso com 104F), [a largura 9mm, a altura 11 milímetros, a espessura 5mm].

Estes capacitores não tem polaridade.
Informações sobre Capacitores de Polipropileno podem ser obtidas no link: 19_04_04 Capacitor de Polipropileno.

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019

Aula 05 - Formas Construtivas de Capacitores

Formas construtivas de capacitores

Há várias formas de construir capacitores. A formas geométricas e a constante dielétrica do material isolante ε  (ε letra grega épsilon) influencia no valor da capacitância. 
Para o capacitor com material dielétrico diferente do ar a capacitância é dada por: C =  (ε0 x εr x A ) / d onde εr é a constante de permissividade (ou constante elétrica) do material; A é área da placa e d a distância entre as placas.

Figura 01 - Forma construtiva e
capacitância.

A constante dielétrica do material isolante ε0 é o valor da permissividade para o vácuo é 8.84 x 10^-12 F / m, e εr é a permissividade do meio dielétrico usado entre as duas placas.

Os vários materiais isolantes usados ​​como dielétrico em um capacitor diferem em sua capacidade de bloquear ou passar uma carga elétrica. 
Este material dielétrico pode ser feito a partir de vários materiais isolantes ou combinações destes materiais sendo os tipos mais comuns utilizados: ar, papel, poliéster, polipropileno, mylar, cerâmica, vidro, óleo e uma variedade de outros materiais. 
Unidades típicas de permissividade dielétrica, εr ou constante dielétrica para materiais comuns são: Vácuo = 1,0000; Ar = 1,0006; Papel = 2,5 a 3,5; Vidro = 3 a 10; Mica = 5 a 7; Madeira = 3 a 8 e Óxido de Metal Pós = 6 a 20 etc. 
A capacitância é medida em Farads , que é uma unidade muito grande, portanto micro Farad (μF), nano Farad (nF) e pico Farad (pF) são geralmente usados.

Capacitor de placas empilhadas: 

Figura 02 - Capacitor de placas
empilhadas.

Este Capacitor de elementos planos tem um dielétrico de maior constante dielétrica, maior área das placas, pequena distância entre as placas, isto é, menor espessura do dielétrico. Entretanto, a redução da espessura do dielétrico é limitada pela tensão de operação do capacitor. Na prática, os capacitores são construídos de forma a maximizar a área das placas no menor espaço físico possível.

Na figura 02 temos duas placas conectadas a um condutor ( A ) e duas placas conectadas ao outro condutor ( B ). Então, os dois lados das duas placas centrais estão estão em contato com o dielétrico, enquanto apenas um lado de cada uma das placas externas conectadas está em contato com o dielétrico. Então, como acima, a área superficial útil de cada conjunto de placas é três vezes maior e sua capacitância também será três vezes maior.

Capacitor de filme enrolado: 

Figura 03 - Capacitor de filme enrolado.

Este Capacitor de placas planas empilhadas, eletricamente ligadas de forma alternada e filmes de dielétrico entre elas.  O tipo de filmes de metal e de dielétrico enrolados em forma de bobina é também bastante usado. Por apresentar constante e rigidez dielétrica baixas, o ar é pouco usado como dielétrico.

Estes tipos de capacitores são feitos de tiras longas e finas de folhas finas de metal com o material dielétrico coladas juntas, que são enroladas em um rolo apertado e depois seladas em papel ou tubos de metal.
Esses tipos de filme exigem um filme dielétrico muito mais espesso para reduzir o risco de rasgos ou furos no filme e, portanto, são mais adequados para valores de capacitância mais baixos e tamanhos maiores.

Capacitor de haste imergida: 

Figura 04 - Capacitor de
haste imergida.

O terceiro método mais comum é usar o próprio dielétrico para estabelecer o formato do corpo. Então, simplesmente é inserida uma haste para funcionar como placa positiva e a superfície do revestida do cilindro forma a placa negativa. 

Estes capacitores são produzidos ao se imergir o dielétrico (podendo ser de tântalo ou mica) em um condutor derretido para que seja formada uma fina camada condutiva sobre o dielétrico. Por causa disso, os capacitores de tântalo imersos precisam da informação impressa de sua polaridade, lembrando que o terminal positivo é o maior. 

Capacitor variável:

Figura 05 - Capacitor variável.

Neste Capacitor há um conjunto de placas fixas intercalado com um de placas móveis que podem girar em torno de um eixo comum. Assim, a área efetiva do capacitor varia e, por consequência, a capacitância.

A posição das placas móveis em relação às placas fixas determina o valor total da capacitância. A capacitância é geralmente no máximo quando os dois conjuntos de placas são totalmente conectados em malha. Os capacitores de sintonia do tipo de alta tensão têm espaçamentos relativamente grandes ou intervalos de ar entre as placas com tensões de ruptura que atingem muitos milhares de volts.

Capacitores comerciais

A função do capacitor é armazenar a energia elétrica. O capacitor também funciona como um filtro, a passagem de corrente alternada (AC), e de bloqueio de corrente direta (DC). 

Figura 06 - Capacitores fixos .

O capacitor tem um isolador (dielétrico) entre duas folhas de eletrodos. Diferentes tipos de capacitores usam materiais diferentes para o dielétrico. 

Figura 07 - Tolerância de capacitores.

Este símbolo da figura 05 é usado para indicar um capacitor em um diagrama de circuito. 
O capacitor é construído com duas placas de eletrodos paralelos, mas separados por um isolador. Quando a tensão de CC é aplicada ao capacitor, uma carga elétrica é armazenada em cada eletrodo. Enquanto o capacitor está carregando, a corrente flui. A corrente será interrompida quando o capacitor está totalmente carregado. 

O valor de um capacitor (capacitância), é dado em unidades chamada Farad (F). A capacitância de um capacitor é geralmente muito pequena, de modo as unidades, tais como o micro Farad (µF) (10^-6 F) onde 1.000.000 µF = 1 F, nano Farad (nF) (10^-9 F), com isso temos que 1.000 nF = 1µF, e pico Farad (pF) (10^-12 F) e  então 1.000 pF = 1nF são os submúltiplos utilizados.

Capacitores são usados ​​com resistores em circuitos de temporização porque leva tempo para um capacitor se encher de carga. Eles são usados ​​para suavizar vários fontes de tensão contínua DC, agindo como um reservatório de carga. Eles também são usados ​​em circuitos de filtro porque os capacitores passam facilmente os sinais de CA, mas bloqueiam os sinais CC.

Figura 08 - Temperatura minima e máxima para capacitores.

Existem muitos tipos de capacitores, mas eles podem ser divididos em dois grupos principais: polarizados (geralmente 1µF e maiores) e não polarizados (geralmente menores que 1µF). Cada grupo tem seu próprio símbolo de circuito.
Quanto ao valor de capacitores padrão, os valores utilizados podem ser divididos como um logaritmo. No caso da série E12: [1], [1.2], [1.5], [1.8], [2.2], [2.7], [3.3], [3.9], [4.7], [5.6], [6.8], [8.2], [10]. 

Códigos para valor nominal, tolerância e tensão máxima em capacitores 
Um código de três dígitos é utilizado para indicar o valor de um capacitor. Existem duas maneiras em que a capacitância pode ser escrito. Um usa letras e números, o outro usa apenas números. Em qualquer caso, há apenas três caracteres usados. [10n] e [103] denotam o mesmo valor de capacitância. O método utilizado é diferente dependendo do fornecedor capacitor. 

Figura 09 - Código de capacitores.

No caso em que o valor é apresentado com o código de três dígitos, o primeiro e segundo números da esquerda mostram a figura 5, e o dígito 3 é um multiplicador que determina quantos zeros devem ser adicionados à capacitância dada em  picofarad (pF) são escritos desta forma. 
Por exemplo, quando o código é [103], indica que 10 x 10³, ou 10000 pF = 10 nanofarad (nF) = 0,01 microfarad (uF). Se o código passou a ser [224], seria 22 x 10⁴ = 220000 ou pF = 220nF = 0.22μF. Valores abaixo de 100 pF são exibidos com dois dígitos apenas. Por exemplo, 47 seria 47pF. 

Um código de alfanumérico é utilizado para indicar o valor máximo da tensão de trabalho do capacitor. Geralmente este código é escrita antes do código numérico. Na figura 05 há os valores correspondentes ao código usados para indicar a tensão de isolação em capacitores.
Um código de letras é utilizado para indicar o valor de desvio de valor nominal do capacitor. Geralmente a letra é escrita após o código numérico, conforme figura 06. 
Na figura 07 há a tabela do valor mínimo e máximo de temperatura para uso de capacitores cerâmicos.
Há ainda informações sobre variações de capacitância em partes por milhão, conforme figura 08.

Tensão de ruptura

Figura 10 - Teste de capacitores.

Ao usar um capacitor, você deve prestar atenção para a tensão máxima que pode ser usado. Esta é a "tensão de ruptura". A tensão de ruptura depende do tipo de capacitor a ser utilizado. 

Você deve ter um cuidado especial com capacitores eletrolíticos, pois a tensão de ruptura é relativamente baixa. A tensão de ruptura de capacitores eletrolíticos é apresentado como Tensão de trabalho. A tensão de ruptura é a tensão que, quando excedido fará com que o dielétrico (isolante) no interior do condensador de quebrar e conduzir. Quando isso acontece, a falha pode ser catastrófica.

Temos que ter também cuidado com a temperatura mínima e máxima de trabalho do capacitor.

Quando um multímetro análogo ajustado para medir a resistência, for conectado a um capacitor eletrolítico de 10 microfarad (µF), uma corrente fluirá, mas somente por um momento. Você pode confirmar que a agulha do medidor desloca-se para retornar logo a seguir.

Há no link á seguir um resumo de informações sobre capacitores elaborado pelo Prof. Sinésio Raimundo Gomes que pode ser baixada em: Aula 05 - Tudo sobre Capacitores.

© Direitos de autor. 2024: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/04/2024