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4-1 carregamento de capacitor Mantendo uma placa eletricamente carregada perto de outra (figura 4-1a) ocorrerá nesta segunda uma separação de cargas elétricas, com partículas de igual sinal se afastando e de sinal oposto se aproximando da primeira placa- fenômeno conhecido por indução elétrica (as duas placas não se encostam). Deixando um caminho disponível para as cargas que se afastam elas se descarregarão no circuito e as duas placas permanecerão com as respectivas cargas, conservando-as enquanto a primeira for mantida carregada. Entre elas se formará uma tensão. Ao descarregar a primeira placa a segunda também o fará.
4-2 símbolos do capacitor
4-3 capacitor (a) eletrolítico (b) cerâmico (c,d) poliéster Um componente construído nestas bases é chamado de capacitor e sua função será armazenar (temporariamente) cargas elétricas. Entre as duas placas acrescenta-se um material chamado dielétrico, que aumenta a capacidade de armazenamento. Os símbolos elétricos do capacitor são vistos na figura 4-2 e alguns formatos deste componente na figura 4-3 (a variedade de formatos é muito grande). Note que nos símbolos (b), c) e (d) a placa negativa é representada diferente da positiva. O acúmulo de cargas nas placas provoca uma tensão V entre elas. Chamamos capacitância C a quantidade de cargas Q que se precisa injetar no capacitor para que ele aumente 1 Volt sua tensão. Matematicamente: C = Q onde Q é a quantidade de cargas em Coulomb (C), a capacitância C em unidade de Farad- F, e a tensão V em Volts (V). Por exemplo, se injetando 20 Coulombs de carga no capacitor surge uma tensão de 5 Volts entre suas placas então sua capacitância será: C =20/5 = 4 Farads = 4 F O Farad é uma unidade muito alta para aplicações comuns. Usa-se então sub-múltiplos: 1 uF
= 1 micro F = 1 Farad . 1 nF =
1 nano F = 1 Farad . 1 pF =
1 pico F = 1
Farad . A capacitância, em esquemas e no próprio componente, quando for indicada por um ponto seguido de números (por exemplo ".01") deve ser entendida como micro-Farad, o ponto representando a vírgula e o primeiro zero omitido (".01" = "0,01 uF"). No caso de número inteiro (exemplo, "47") indicará capacitância em pico-Farad ("47"="47 pF"). O múltiplo K= 1000 é bastante usado antecedendo o sub-múltiplo pico: 1 KpF = 1000 pF. Os capacitores não têm uma codificação de capacitância padronizada como os resistores. Na maioria das vezes o valor é registrado numericamente no componente, destacando-se a tensão de trabalho, tensão máxima a que se pode submeter o capacitor sem danificá-lo (interferindo no seu dielétrico). Por exemplo- e é assim que se diz comercialmente- 10 u F / 16 V (10 micro-Farads de capacitância e 16 Volts de tensão de trabalho).
4-4 código de cores do capacitor (a) poliéster (b) tântalo
4-5 sequência de duas faixas de mesma cor no capacitor poliéster Entretanto, dois tipos de capacitores tem codificação padronizada. No capacitor de poliéster (figura 4-4a) as faixas de cores são marcadas de alto a baixo, as 4 primeiras indicando a capacitância e a última a tensão de trabalho. No capacitor de tântalo (figura 4-4b) duas faixas indicam os dois primeiros dígitos da capacitância, o multiplicador (número de zeros) por um ponto no centro e a tensão de trabalho pela faixa inferior. Em ambos os tipos de capacitor pode ocorrer que duas faixas iguais se ajuntem, formando uma só faixa (figura 4-5); elas podem ser identificadas por comparação com a largura das outras faixas e conferindo quantas são (devem ser 5).
4-6 associação de
capacitores (a) série- componentes (b) série- esquema Associações de capacitores existem em série (figura 4-6 a-b) e em paralelo (figura 4-6 c-d), tal como de indutores e resistores. Entretanto as fórmulas são invertidas: Ceq = C1 + C2 (paralelo) Ceq = C1 x C2 (série) Embora não haja meio físico para a passagem de corrente através das placas do capacitor (elas não se tocam) isto poderá ocorrer devido ao fenômeno de "corrente de deslocamento". A corrente sofrerá então uma resistência a sua passagem- denominada reatância capacitiva e calculada pela fórmula:
Zc = 1 . onde f é a frequência em Hertz, C a capacitância em Farads, ¶= 3,14 e a reatância capacitiva em Ohms. A título de exemplo, uma corrente com a frequência de 1000 Hz ao atravessar um capacitor de 1 micro-Farad sofrerá uma reatância de: Zc =
1
. = 61 000 000 = 160 O De grande importância teórica e prática é notar que quanto menor a frequência da corrente maior será a reatância capacitiva. No caso extremo de frequência zero – portanto uma corrente dc - teremos na fórmula:
Zc = 1 . =
1 = oO pois qualquer número "dividido por zero" resulta em infinito. Assim, ao tentar atravessar um capacitor a corrente dc experimenta uma resistência infinita e não consegue passar.
4-7 substituição de associação de capacitores por suas reatâncias Para análise de circuito substitui-se os capacitores por suas respectivas reatâncias. Em especial, a reatância capacitiva de uma associação é a mesma que teria o capacitor equivalente. Veja figura 4-7.
Zeq = 1 .
4-8 filtragem dc (a) antes de capacitor (b) depois do capacitor Corrente dc variável (pulsante) atravessa o capacitor, mas diminuída de seu valor médio, como ilustrado na figura 4-8. O valor médio do capacitor é transformado em nível zero após ele. Observe que (no exemplo) a corrente antes do capacitor só tem sinal positivo (portanto circula num sentido apenas). Após o capacitor ela terá também valores negativos (com dois sentidos, alternando), caracterizando-se uma corrente ac. Surge aí uma das principais funções do capacitor: selecionar variação de corrente, transmitindo-a, e bloqueando a parte constante dc dela (seu nível médio). |
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