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O que é um capacitor e para que serve?

Mesmo que você não trabalhe com eletricidade ou não saiba absolutamente nada de eletrônica já deve ter ouvido alguém falar, lido em algum livro ou visto em alguma revista algo sobre capacitores.

Talvez você nem se lembre, mas em suas aulas regulares do ensino médio seu professor já deve ter abordado o assunto.

Pois é, nesse artigo vamos mostrar a você o que é um capacitor e para que serve e porque esse componente muito importante para o funcionamento de circuitos elétricos e eletrônicos.

Para que serve os capacitores

Os capacitores são dispositivos “passivos”, como os resistores, cuja principal característica é armazenar energia na sua parte interna ao ser submetido a uma diferença de potencial entre os seus terminais.

Isto é, ao ser aplicada uma determinada tensão nos seus polos este elemento forma um campo eletrostático resultante da separação da carga elétrica, fato este conhecido como capacitância.

Símbolo

Em circuitos elétricos e eletrônicos os capacitores são geralmente são representados pela letra C seguido e de um símbolo que pode variar conforme o tipo de capacitor.Ex:

Capacitor-componente-e-simbologia
Capacitor-componente-e-simbologia

A capacitância

Como o próprio nome já indica, a capacitância nada mais é que a propriedade que este importante dispositivo tem de armazenagem de cargas elétricas, cujo símbolo é representado pela letra C.

A capacitância é medida em “farads”, unidade de medida que indica a quantidade de armazenamento de carga dos capacitores.

Em aplicações práticas o farad é considerada uma unidade de medida exagerada, sendo normalmente utilizados capacitores com valores expressos em microfarads (μF), nanofarads (nF) ou picofarads (pF).

A capacitância é obtida pela seguinte fórmula:

C =Q/U

A qual indica que o seu valor é dado de forma proporcional a diferença de potencial aplicada aos terminais do capacitor. Onde C representa a capacitância do dispositivo; Q representa a quantidade de carga armazenada e U a diferença de potencial, ou seja, a tensão aplicada ao capacitor.

A denominação farad foi dada em homenagem a Michael Faraday (1791 — 1867) um reconhecido químico britânico,considerado um dos cientistas mais influentes do mundo.

O mesmo foi autor de contribuições significativas para a ciência mundial, dentre as mais importantes estão trabalhos que abordam fenômenos elétricos, eletroquímicos e magnetismo, dentre outros também muito importantes nos campos da física e química.

A composição do capacitor

Em sua forma mais simples um capacitor é formado por:

  • Armadura: são as partes metálicas, também conhecidas como placas, que se encarregam de armazenar a energia, as cargas elétricas, no dispositivo.

 

  • Dielétrico: consiste no elemento com função isolante colocado entre as duas placas, fabricado em diferentes materiais dependendo da aplicação que for dada ao capacitor. Certos capacitores são fabricados sem dielétrico, pois o ar já atua como isolante entre as placas.

* Há ainda o envoltório, invólucro ou carcaça que embora não interfira no seu funcionamento, sprotege as partes internas do dispositivo.

Como funciona o capacitor

As placas do capacitor em sua condição normal, fora de operação, possuem número de elétrons equivalentes. Todavia, ao serem submetidas a uma voltagem, a placa positiva começa a perder elétrons, enquanto que a placa negativa passa a ganha-los. Essa movimentação de elétrons de uma placa para a outra só para quando o capacitor atinge a mesma voltagem da fonte de alimentação.

Quando o circuito é desligado da sua fonte de alimentação os elétrons retornam da placa negativa para a positiva gradualmente até atingir a condição inicial, ou seja, o equilíbrio, com as duas placas com o mesmo número de elétrons. O elemento dielétrico que fica entre ambas as placas atua impedindo que os elétrons passem de uma para outra.

Neste trecho do artigo como usar o multímetro, mostro como testar capacitores com um multímetro simples.

Os Tipos de capacitores

Geralmente os capacitores são classificados conforme o tipo de material empregados na fabricação dos seus dielétricos; mas também pela forma como são construídos, o funcionamento, etc.

Tendo em conta o material do dielétrico, dentre os mais comuns tipos de capacitores temos:

  • Eletrolíticos: São dispositivos de alta potência, compactos, porém com perda elevada. Geralmente são compostos de folhas de alumínio separadas por óxido de alumínio empapados em eletrólito líquido. Existem capacitores eletrolíticos não polarizados, mas os polarizados são bem mais comuns, utilizados maiormente em circuitos de corrente contínua, na fabricação de fontes de alimentação e filtros de linha, etc… Os mesmos possuem vida útil predefinida, ou seja, mesmo que não sejam usados se deterioram com o tempo. São produzidos na escala de 1 μF a 4700 μF.

 

  • Cerâmica: Geralmente não possuem polaridade; são constituídos por um disco de cerâmica com duas facetas de metal e bastante empregados em circuito de alta frequência, que precisam de boa estabilidade e perda ínfimas. Possuem um código numérico em um dos lados indicando a capacidade. Seus usos mais comuns são na fabricação de filtros, osciladores ou na conexão de diferentes circuitos.Os mesmos possuem valores baixos de até cerca de 1 μF e são sensíveis a variações de temperatura e voltagem.

 

  • Poliestireno: Considerado um capacitor do tipo plástico (por possuir uma fina película desse material como dielétrico). Seu uso em circuitos de alta frequência é limitado devido ser dotado de certa indutância decorrente de suas características construtivas. Sendo produzido genericamente da escala de picofarads.

 

  • Poliéster: São capacitores não polarizados, revestidos de resina epóxi, que utilizam como dielétrico uma película de poliéster. Os mesmos possuem como característica a capacidade de lidar com diferentes valores de tensão, além de apresentarem perdas reduzidas e excelente fator de potência. São aplicados em circuitos de alta frequência e produzidos em escala de aproximadamente 1 nF a 10 μF.

 

  • Polipropileno: Capacitoresplásticosresistentea altas temperaturas, a solventes orgânicos e radiação.O polipropileno apresenta a constante dielétrica mais baixa entre osplásticos, além de não ser afetado pelas altas frequências.Usados emcircuitos de filtros ou ressonantes, aptos para tensões altas, apresentam baixa perda e resistência a avarias.

 

  • Tântalo: Componentes polarizados cujo dielétrico é formado por óxidodetântalo, o que permite serem fabricados em dimensões reduzidas. Os mesmos apresentam baixas tolerâncias, baixadependência, e possuem tensão máxima de 120 V, além de serem mais caros. Encontrados na escala de até 100 μF aproximadamente.

 

  • Mica: Produzidos com películas alternadas de mica e folha de alumínio, usados principalmente em circuitos de elevada carga elétrica e frequência, onde se exige grande estabilidade e precisão, independente de temperatura ou tempo. Empregados em dispositivos industriais de alta voltagem. São fabricados em escala de 5pF a 100nF.

 

O que é um capacitor e para que serve? - Tipos de capacitores
Tipos de capacitores

Levando em consideração outras características construtivas, temos os capacitores ajustáveis que também são denominados capacitores variáveis. Estes dispositivos permitem o controle do tamanho das superfícies condutoras submetidas ao campo elétrico, possibilitando o ajuste da capacitância. Este valor de capacitância ajustável varia dentro de uma faixa já pré-determinada pelo próprio fabricante. Existem tipos conhecidos de capacitores ajustáveis:

  • Capacitores giratórios – O ajuste de capacitância desse dispositivo é obtido por meio de um pequeno eixo que move suas placas, possibilitando aumentar ou diminuir a área das placas que que ficam frente a frente.Muito usado em aparelho de rádio (para o ajuste da sintonia).

 

  • Capacitores trimmer – São capacitores de pequenas dimensões, usados para ajustes finos, onde se exige valores de capacitância muito baixos. Podem ser encontrados com capacitância máxima em torno de 500 pF.Geralmente o ajuste de sua capacitância é feito uma única vez, sendo desnecessário fazê-lo novamente, e o mesmo é efetuado variando a superfície ou distância entre as placas ou o material dielétrico.
Capacitor Trimer
Capacitor Trimer

Por fim temos os supercapacitores, também conhecidos como megacapacitores ou ultracapacitores que nada mais são que dispositivos eletrolíticos com extraordinária capacidade de armazenamento de carga, chegando a armazenar 1000 vezes mais energia que um dispositivo comum.

Normalmente os capacitores convencionais possuem escala de capacitância na ordem dos micro-farads, já os supercapacitores podem atingir uma capacitância na ordem dos 3.000 farads. Empregados particularmente na moderna indústria automotiva dos veículos elétricos, no armazenamento suplementar para bateria.

Aplicação de capacitores

Um capacitor pode ser usado para inúmeras operações como: circuito retificadores (transformando corrente alternada em contínua) ou circuitos inversores (que faz o inverso do anterior), em circuitos de armazenamento de energia, como auxiliar na partida de motores elétricos, na proteção de circuitos contra oscilações de tensão, dentre várias outras.

Enfim o capacitor é um componente vital para a indústria eletroeletrônica mundial, sua versatilidade e eficiência permite o seu uso em praticamente todos os tipos de aparelhos elétricos e eletrônicos encontrados no mundo: osciladores, inversores, receptores, ventiladores, geladeiras, ar condicionado, televisores, computadores, telefones, etc…

Fique atento a isso.

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