Capacitor

IX - Elementos de circuitos elétricos
1
Elementos de circuitos elétricos
Os circuitos elétricos são representados por diagramas
construídos como arranjos em série e
em paralelo de
elementos de dois terminais.
Os elementos dos circuitos podem ser:
• lineares ou não lineares,
• ativos ou passivos
2
Elementos passivos
São elementos que absorvem energia do circuito, ou seja, a energia
líquida total fornecida a eles pelo resto do circuito é sempre nãonegativa.
Os elementos passivos são:
• Resistência
• Capacitância
• Indutância
3
A resistência elétrica R de um dispositivo está relacionada com a
resistividade ρ de um material por
em que:
ρ é a resistividade elétrica (em ohm metros, Ωm);
R é a resistência elétrica de um espécime uniforme do material
(em ohms, Ω);
l é o comprimento do espécime (medido em metros);
A é a área da seção do espécime (em metros quadrados, m²).
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Elementos de circuitos
Resistores
Na prática, os resistores limitam a intensidade de corrente elétrica
através de determinados componentes. Uma aplicação típica disso,
como exemplo, é o resistor associado em série com um LED, como se
ilustra:
5
Resistor de filme de carbono (carvão):
Durante a construção, uma película fina de carbono (filme) é depositada
sobre um pequeno tubo de cerâmica. O filme resistivo é enrolado em
hélice por fora do tubinho até que a resistência entre os dois extremos
fique tão próxima quanto possível do valor que se deseja. São
acrescentados terminais (um em forma de tampa e outro em forma de fio)
em cada extremo e, a seguir, o resistor é recoberto com uma camada
isolante. A etapa final é pintar (tudo automaticamente) faixas coloridas
transversais para indicar o valor da resistência.
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Resistores especiais também são usados como transdutores em
circuitos sensores. Transdutores são componentes eletrônicos que
efetuam conversão de energia de uma modalidade para outra onde,
uma
delas,
é necessariamente
energia
elétrica. Microfones,
interruptores e Resistores Dependentes da Luz ou LDRs, são exemplos
de transdutores de entrada. Alto-falantes, lâmpadas de filamento,
relés, "buzzers" e também os LEDs, são exemplos de transdutores de
saída. No caso dos LDRs, mudanças da intensidade da luz que incide
em suas superfícies resultam numa alteração nos valores ôhmicos de
suas resistências.
7
Um transdutor de entrada é frequentemente associado a um resistor
para fazer um circuito denominado divisor de tensão. Nesse caso, a
tensão recolhida sobre esse divisor de tensão será um "sinal de
tensão" que reflete as mudanças de iluminação sobre o LDR.
Em outros circuitos, os resistores podem ser usados para dirigir
frações da corrente elétrica para partes particulares do circuito,
assim como podem ser usados para controlar o "ganho de
tensão" em amplificadores. Resistores também são usados em
associações com capacitores no intuito de alterar sua "constante
de tempo" (ajuste do tempo de carga ou descarga).
8
9
Resistores de filme de metal ou de óxido de metal são feitos de maneira
similar aos de carbono, mas apresentam maior acuidade em seus valores (podem
ser obtidos com tolerâncias de (+ ou-) 2% ou 1% do valor nominal).
Há algumas diferenças nos desempenhos de cada um desses tipos de
resistores, mas nada tão marcante que afete o uso deles em circuitos simples.
Resistores de fio, são feitos enrolando fios finos, de ligas especiais, sobre
uma barra cerâmica. Eles podem ser confeccionados com extrema precisão ao
ponto de serem recomendados para circuitos e reparos de multitestes,
osciloscópios e outros aparelhos de medição. Alguns desses tipos de resistores
permitem passagem de corrente muito intensa sem que ocorra aquecimento
excessivo e, como tais, podem ser usados em fontes de alimentação e circuitos
de corrente bem intensas.
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Potenciômetros
Basicamente, potenciômetros são resistores com uma derivação
central. Assim, a resistência entre seus dois terminais extremos
é fixa em seu valor nominal (10 kΩ - por exemplo). Já o valor de
resistência entre uma das extremidades e a derivação central
dependerá do posicionamento do cursor. Cria-se, então, uma
estrutura que pode ser compreendida como dois resistores em
série, conforme mostra a figura a seguir.
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Símbolo eletrônico de um potenciômetro e seu equivalente dois resistores em série com uma derivação central
12
13
14
Capacitores
Capacitor
É um componente constituído por dois condutores separados por
um isolante: os condutores são chamados armaduras (ou placas)
do capacitor e o isolante é o dielétrico do capacitor. Costuma-se
dar nome a esses aparelhos de acordo com a forma de suas
armaduras. Assim temos capacitor plano, capacitor cilíndrico,
capacitor esférico etc.
O capacitor é formado de duas placas metálicas, separadas por um
material isolante denominado dielétrico. Utiliza-se como dielétrico o
papel, a cerâmica, a mica, os materiais plásticos ou mesmo o ar.
O capacitor é um dispositivo elétrico que tem por finalidade
armazenar energia elétrica no dielétrico.
É formado por duas placas condutoras de metal, também
denominadas de armaduras, separadas por um
material
isolante chamado dielétrico. Ligados a estas placas condutoras
estão os terminais para conexão com outros componentes .
Dielétrico
Placa Condutora
A
( a ) Estrutura
Placa Condutora B
( b ) Símbolo
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Devido as dificuldades construtivas para a maioria dos capacitores, 1 Farad
é uma unidade muito grande para indicar a sua capacidade. Por isso tornouse conveniente a utilização de submúltiplos como o microfarad ( µ F ), que é
igual a um milionésimo de farad ( 10 -6 F ), o nanofarad ( nF ), que é igual a 1
bilionésimo de farad ( 10
-9
F ) e picofarad ( pF ), que é igual a um
milionésimo de microfarad ( 10 -6 µF ).
A maioria dos capacitores pode ser ligada aos circuitos elétricos sem se dar
importância à polaridade. Os capacitores eletrolíticos e certos capacitores
cerâmicos devem ter as suas polaridades respeitadas.
Além do valor da capacitância, é preciso especificar o valor limite da tensão
a ser aplicada entre seus terminais. Esse valor é denominado tensão de
isolação e varia conforme o tipo de capacitor.
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Armazenamento de Energia
A energia armazenada em um capacitor é dada pela seguinte equação:
WA = ½ C V 2
Onde WA é a energia armazenada dada em Joules, C é a capacitância
nominal do capacitor e V é a tensão nominal aplicada em seus
terminais. As figuras abaixo ilustram a energia armazenada na forma de
Campo Elétrico. É importante lembrar, que numa associação de
capacitores em paralelo a energia armazenada aumenta.
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Capacitores
Um capacitor apresenta uma característica elétrica dominante
que é simples, elementar. Apresenta uma proporcionalidade
entre corrente entre seus terminais e a variação da diferença de
potencial elétrico nos terminais. Ou seja, possui uma
característica elétrica dominante com a natureza de uma
capacitância.
Um capacitor é fundamentalmente um armazenador de energia
sob a forma de um campo eletrostático.
Tempo de Carga e Descarga de um Capacitor
Uma das características mais interessantes do capacitor, que
possibilita
inúmeras
aplicações
tecnológicas,
sobretudo
em
eletrônica, é o seu tempo de carga e descarga. A figura a seguir
representa o processo de carga de um capacitor por um gerador e o
correspondente gráfico de carga armazenada em cada placa durante
o tempo correspondente.
Tempo de Carga e Descarga de um Capacitor
Tipos de capacitores
Na prática encontramos vários tipos de capacitores, com aplicações
específicas, dependendo dos aspectos construtivos, tais como,
material
utilizado
como
dielétrico,
tipo
de
armaduras
encapsulamento:
Capacitores de mica, Capacitores de papel, Capacitores Stiroflex,
Capacitores de polipropileno, Capacitores de poliéster,
Capacitores de policarbonato, Capacitores cerâmicos,
Capacitores eletrolíticos
(alumínio)
(tântalo)
e
Capacitores de mica
São fabricados alternando-se películas de mica (silicato de
alumínio) com folhas de alumínio. Sendo a mica um dielétrico
muito estável e de alta resistividade, estes capacitores são
utilizados em circuitos que trabalham com alta frequência
(etapas osciladoras de radiofrequência). Suas capacitâncias
variam de 5pF a 100 nF, apresentando elevada precisão.
Capacitores de papel
Capacitores de filtro com dielétrico de papel são volumosos e
seu valor é em geral limitado a menos do que 10 µ F. Eles não
são polarizados e podem suportar altas tensões. Não há fuga
apreciável de corrente através de um destes capacitores.
Capacitores de papel
São fabricados enrolando-se uma ou mais folhas de papel entre folhas
metálicas. Todo o conjunto é envolvido em resina termoplástica.. Esse
tipo de componente é barato e é aplicado em usos gerais.
Para melhorar as características o papel pode ser impregnado com
óleo, o que ocasiona:
Aumento da rigidez dielétrica.
Aumento da margem de temperatura de aplicação do capacitor.
Aplicação de altas tensões.
Capacitores poliméricos
São fabricados com duas fitas finas de plástico metalizadas numa das faces,
deixando, porém, um trecho descoberto ao longo de um dos bordos, o inferior
em uma das tiras, e o superior na outra. As duas tiras são enroladas uma sobre a
outra, e nas bases do cilindro são fixados os terminais, de modo que ficam em
contato apenas com as partes metalizadas das tiras. O conjunto é recoberto por
um revestimento isolante. Estes capacitores são empregados em baixa e média
frequência e como capacitores de filtro e, às vezes, em alta frequência. Têm a
vantagem de atingir capacitâncias relativamente elevadas em tensões máximas
que chegam a alcançar os 1000 V. Por outro lado, se ocorrer uma perfuração no
dielétrico por excesso de tensão, o metal se evapora na área vizinha à
perfuração sem que se produza um curto-circuito, evitando assim a destruição
do componente.
Capacitores Stiroflex
É o primeiro capacitor a utilizar o plástico como dielétrico, neste
caso o poliestireno. Este material apresenta a constante
dielétrica mais baixa entre os plásticos e não sofre influência das
frequências altas. Do mesmo modo dos anteriores são enroladas
folhas de poliestireno entre folhas de alumínio.
As principais vantagens deste tipo de capacitor são: o reduzido
fator de perda, alta precisão, tolerância baixa (em torno de 0,25
%), tensões de trabalho entre 30 e 600 V.
Capacitores de polipropileno
O polipropileno é um plástico com propriedades análogas ao
polietileno, e apresenta maior resistência ao calor, aos solventes
orgânicos e a radiação. O modo de fabricação é o mesmo utilizado
no capacitor de poliestireno.
Estes componentes são ideais para aplicação em circuitos de filtros
ou ressonantes.
Capacitores de poliéster
Estes componentes foram criados para substituir os capacitores
de papel, tendo como principais vantagens sobre os constituídos
de papel: maior resistência mecânica, não é um material
higroscópico, suporta ampla margem de temperatura (-50 °C a
150 °C) com grande rigidez dielétrica.
Por apresentar variações de sua capacitância com a frequência,
não são recomendados para aplicacão em dispositivos que
operem em frequências superiores a MHz.
Os valores típicos são de 2pF a 10 µF com tensões entre 30 e
1000 V.
Capacitores de policarbonato
Idênticos aos de poliéster com valores típicos entre 1 nF e 10 µF
com tensões de trabalho entre 60 e 1200 V.
Capacitores cerâmicos
Geralmente são constituídos de um suporte tubular de cerâmica,
em cujas superfícies interna e externa são depositadas finas
camadas de prata às quais são ligados os terminais através de
um cabo soldado sobre o tubo. Às vezes, os terminais são
enrolados diretamente sobre o tubo. O emprego deste tipo de
componente varia dos circuitos de alta frequência, com modelos
compensados termicamente e com baixa tolerância, aos de baixa
frequência, como capacitores de acoplamento e de filtro. Além
dos tubulares, podem ser encontrados capacitores na forma de
disco e de placa quebrada ou retangular.
Capacitores cerâmicos
São os mais próximos aos capacitores ideais, pois apresentam:
Indutância parasitária praticamente nula
Fator de potência nulo
Alta constante dielétrica
Capacitâncias entre frações de pF a 1 nF
Ideais para circuitos sintonizadores.
Capacitores Plásticos (poliestireno, poliéster): Consistem em duas folhas
de alumínio separadas pelo dielétrico de material plástico. Os terminais
são ligados às folhas de alumínio e o conjunto é bobinado e encapsulado,
formando um sistema compacto. Uma outra técnica construtiva é a de
vaporizar alumínio em ambas as faces do dielétrico, formando o capacitor.
Essa técnica é denominada de metalização e traz como vantagem, maior
capacidade em comparação com os de mesmas dimensões dos não
metalizados.
35
Capacitores eletrolíticos
São aqueles que, com as mesmas dimensões, atingem maiores
capacitâncias. São formados por uma tira metal recoberta por uma camada
de óxido que atua como um dielétrico; sobre a camada de óxido é colocada
uma tira de papel impregnado com um líquido condutor chamado eletrólito,
ao qual se sobrepõe uma segunda lâmina de alumínio em contato elétrico
com o papel.
Os capacitores eletrolíticos são, utilizados em circuitos em que ocorrem
tensões contínuas, sobrepostas a tensões alternadas menores, onde
funcionam apenas como capacitores de filtro para retificadores, de
acoplamento para bloqueio de tensões contínuas, etc.
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Capacitores eletrolíticos de tântalo
Componentes de constituição idêntica aos Capacitores
eletrolíticos de alumínio. O dielétrico utilizado é o óxido de
tântalo (Ta2O5) que reduz a dimensão destes capacitores em
relação aos outros eletrolíticos. Estes componentes apresentam
baixas tolerâncias (20 %), tem baixa dependência com a
temperatura com máxima tensão de operação de 120 V, mas
são mais caros.
Capacitores eletrolíticos de tântalo
Os capacitores eletrolíticos de tântalo assemelham-se aos
capacitores de alumínio mas, mesmo alcançando as mesmas
capacitâncias, são de tamanho menor. Emprega-se o tântalo no
lugar do alumínio, para a lâmina, e o eletrólito é uma pasta ou
líquido. Seu emprego é aconselhável sobretudo como capacitor
de acoplamento para estágios de baixas frequências, graças ao
seu baixo nível de ruído, muito inferior ao do capacitor de
alumínio. Além do tipo tubular, é encontrado também em forma
de "gota".
Capacitores eletrolíticos de alumínio
Componentes
normalmente
utilizados
para
grandes
capacitâncias (1 µF a 20.000 µF). O dielétrico consiste em uma
película de óxido de alumínio (Al2O3) finíssima que se forma
sobre o polo positivo , quando sobre o capacitor se aplica uma
tensão contínua. As principais desvantagens deste tipo de
componente são a sua elevada tolerância (chegando a 100 %
maior que o valor nominal, e 10 % no sentido negativo) e o fato
de ser altamente influenciado pela temperatura tanto na
capacitância como na resistência de perda.
Capacitores Eletrolíticos de Alumínio: consistem em uma folha de
alumínio anodizada como armadura positiva, onde por um processo
eletrolítico, forma-se uma camada de óxido de alumínio que serve
como dielétrico, e um fluido condutor, o eletrólito, que impregnado em
um papel poroso, é colocado em contato com outra folha de alumínio
ou de zinco, de maneira a formar a armadura negativa. O conjunto é
bobinado, sendo a folha de alumínio anodizada ligada ao terminal
positivo e a outra ligada ao terminal negativo.
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Capacitores Eletrolíticos Líquidos
Capacitor que consiste de um eletrodo de metal imerso em uma
solução eletrolítica. O eletrodo e a solução são as duas placas do
capacitor, enquanto que uma película de óxido que se forma no
eletrodo é o dielétrico. A película de dielétrico é formada pelo
escoamento da corrente do eletrólito para o eletrodo.
Constituem tipomuito especial de capacitores. Geralmente se apresentam
em forma tubular metálica de alumínio, onde se coloca uma espiral de
folha de alumínio e enche-se o cilindro com uma solução altamente
oxidante (por ex. composto de boro - “Bórax”). Pela ação eletroquímica o
alumínio fica coberto por uma finíssima camada de óxido de alumínio que
é ótimo isolante e forma o dielétrico.
A figura abaixo ilustra na prática as reações químicas envolvidas.
Zn
Al
Solução altamente
oxidante ( Bórax composto de boro)
Superfície metálica ( Al
) ou vidro.
43
O oxigênio do Bórax oxida as placas de Zinco e de Alumínio e forma-se o
óxido de Alumínio, que é muito isolante-Película de Al2 O3 (Óxido de Al).
O zinco não tem finalidade capacitiva; serve, apenas, como elemento
condutor.
Os capacitores eletrolíticos por apresentarem o dielétrico como uma fina
camada de óxido de alumínio e em uma das armaduras um fluído,
constituem uma série de altos valores de capacitância, mas com valores
limitados de tensão de isolação e terminais polarizados.
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Os elétrons não podem passar diretamente através do dielétrico de
uma placa do capacitor para a outra. Quando uma tensão é aplicada a
um capacitor através de um circuito externo, a corrente flui para uma
das placas, carregando-a, enquanto flui da outra placa, carregando-a,
inversamente. Em outras palavras, quando a tensão que flui por um
capacitor muda, o capacitor será carregado ou descarregado.
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Exemplo : Capacitores Eletrolíticos
4,7 uF 85ºC 64V
A leitura das especificações desse tipo de capacitor é fácil: A
tensão máxima de operação, capacitância e temperatura de
trabalho estão escritas no invólucro do componente!
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Cuidado: Ao montar um circuito com esse tipo de capacitor,
nunca inverta a polaridade marcada no componente. Faça
sempre: “positivo no positivo” e “negativo no negativo”!!
Exemplo:
R
R
R
R
V
I
47
Capacitância é a habilidade que o capacitor apresenta de
armazenar energia na forma de um campo elétrico e é igual à
quantidade de carga elétrica que pode ser armazenada num
capacitor, dividida pela tensão aplicada às placas. Quando
aplicamos uma tensão de 1 Volt (V) e o capacitor armazenar 1
Coulomb (C), teremos, então, uma capacitância de 1 Farad (F) .
A capacitância de um capacitor depende da área das placas
condutoras, da distância entre as mesmas e da constante
dielétrica ( ε ) do material isolante. Assim, para capacitores de
placas paralelas, teremos:
C = Q / VAB
C = εo A / d
Onde A é a área de uma das
placas, d é a distância entre
placas e εo é a constante
dielétrica do ar ou vácuo, igual
a 8,85 x 10 -12 (F/ m)
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Energia armazenada em um capacitor
Vamos supor um capacitor de capacidade C sendo carregado eletricamente
por um gerador. Como, da definição de capacidade (Q = CxV) e C é
constante.
Aplicações
Capacitores são utilizados com o fim de eliminar sinais
indesejados, oferecendo um caminho mais fácil pelo qual a
energia associada a esses sinais espúrios pode ser escoada,
impedindo-a de invadir o circuito protegido. Nestas aplicações,
normalmente quanto maior a capacitância melhor o efeito obtido
e podem apresentar grandes tolerâncias.
Já capacitores empregados em aplicações que requerem maior
precisão, tais como os capacitores que determinam a freqüência
de oscilação de um circuito, possuem tolerâncias menores.
Fatores que influenciam na capacitância
A capacitância de um capacitor, é uma constante característica
do componente, assim, ela vai depender de certos fatores
próprios do capacitor. A área das armaduras, por exemplo, influi
na capacitância, que é tanto maior quanto maior for o valor
desta área. Em outras palavras, a capacitância C é proporcional à
área A de cada armadura, ou seja:
C∝A
A espessura do dielétrico é um outro fator que influi na
capacitância. Verifica-se que quanto menor for a distância d
entre as armaduras maior será a capacitância C do
componente, isto é:
C∝1/d
Este fato também é utilizado nos capacitores modernos, nos
quais se usam dielétricos de grande poder de isolamento, com
espessura bastante reduzida, de modo a obter grande
capacitância.
Capacitância
C = kεε0 . A/d
Onde:
C: Capacitância
kε0: Constante dielétrica
d: Distância entre as superfícies condutoras
A: Área dos condutores.
Rigidez e constante dielétrica
Material
Ar
Vidro
Ebonite
Mica
Borracha Pura
Óxido de alumínio
Pentóxido de Tantalo
Cera de abelha
Parafina
Rigidez (kv/cm)
30
75-300
270-400
600-750
330
1100
600
Constante (k)
1
3,8
2,8
5,4-8,7
3
8,4
26
3,7
3,5
Processos de Fabricação
Os capacitores de filme metalizado são obtidos pela deposição
de uma camada de material condutor, sobre um dos lados de
uma película de material flexível isolante, em geral um filme
plástico de baixas perdas dielétricas, por exemplo, poliéster. Isto
feito, duas películas são enroladas uma sobre a outra, de maneira
que as superfícies metalizadas não se toquem.. Conecta-se então
um terminal a cada superfície metálica. O acabamento é feito
com cera fundida, ou com resina epóxi, sobre o qual se faz a
marcação dos valores.
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
Processos de Fabricação
Apresentação
Capacitores cerâmicos
Apresentação
Capacitores de polipropileno
Capacitores de poliéster
Capacitores de policarbonato
Apresentação
Capacitores eletrolíticos
(alumínio)
Apresentação
Capacitores eletrolíticos (alumínio e tântalo)
Capacitores ajustáveis
Uma categoria importante é a dos capacitores variáveis. Nestes
dispositivos, pode-se controlar a área das superfícies condutoras
submetidas ao campo elétrico, efetivamente controlando a
capacitância.
Capacitores ajustáveis
Capacitor de sintonia
“Trimmers” e “Padders”
São capacitores variáveis com pequenas dimensões normalmente
utilizados em rádios portáteis e em diversos dispositivos eletrônicos.
Tem capacitâncias máximas em torno de 500 pF. São utilizados
principalmente para o ajuste do valor correto da capacitância total de
um circuito.
O ajuste pode ser obtido :
Variando a distância entre as placas
Variando o material do dielétrico.
Variando a superfície das placas
“Trimmers”
Trimmers
Capacitores Cerâmicos: Apresentam como dielétrico um material
cerâmico que é revestido por uma camada de tinta, que contém
elemento condutor formando as armaduras. O conjunto recebe um
revestimento isolante. Geralmente são de baixa capacidade e
frequentemente são utilizados em aparelhos de som, T.V., etc.
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PRÊTO
MARROM
VERMELHO
LARANJA
AMARELO
VERDE
AZUL
VIOLETA
CINZA
BRANCO
1ª Algarismo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2ª Algarismo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3ª N° de zeros
0
00
000
0000
00000
-
4ª Tolerância
20%
10%
5ª Tensão
250V
400V
630V
-
No capacitor "A", as 3 primeiras cores são, laranja, laranja e laranja, correspondem a
33000, equivalendo a 3,3 nF. A cor branca, logo adiante, é referente a 10% de tolerância e
o vermelho, representa a tensão, que é de 250 volts.
1º Algarismo
2º Algarismo
N° de zeros
Tolerância
Tensão Nominal
68
Código para capacitores cerâmicos
Os valores de capacitância
são indicados em pF.
Capacitores usando letras em seus valores.
O desenho abaixo mostra capacitores que tem os seus valores
impressos em nanofarad (nF). Quando aparece no capacitor uma
letra "n" minúscula entre os números (3n3), significa que este
capacitor é de 3,3nF. No exemplo, o "n" minúsculo é colocado ao
meio dos números, apenas para economizar uma vírgula e evitar
erro de interpretação de seu valor.
nano Farad ( x10-9 )
ou
( 0,000000001 )
70
A seguir, temos um capacitor onde o valor nominal é escrito na
parte superior do seu corpo.
Neste tipo de capacitor, podemos ter três formas diferentes de leitura da capacitância
nominal:
a) Quando o número é menor que “1”.
Quando estiver escrito o valor nominal 0.0068k, devemos enxergar o “ k ” como sendo
1000 (103). Assim, o valor nominal do capacitor é de 6,8 nF.
b) Quando o número é menor que “1000”.
Quando estiver escrito o valor nominal 104k, devemos enxergar o “ k ” como sendo
1(100). Assim, o valor nominal do capacitor é de 104 nF.
71
c) Quando o número é maior ou igual a “1000”.
Quando estiver escrito o valor nominal 2200 k, devemos enxergar o “ k ”
como sendo 0,001(10-3). Assim, o valor nominal do capacitor é de 2,2 nF.
Observação: A tensão de trabalho desse tipo de capacitor é geralmente
250V ou 400V e a temperatura máxima de trabalho fica em torno de
100ºC.
Alguns fabricantes fazem capacitores com formatos e valores impressos
como os apresentados abaixo. O nosso exemplo, de 3300pF, é o primeiro
da fila.
Note nos capacitores seguintes, envolvidos com uma linha azul, o
aparecimento de uma letra maiúscula ao lado dos números. Esta letra
refere-se a tolerância do capacitor, ou seja, o quanto que o capacitor pode
variar de seu valor em uma temperatura padrão de 25° C.
72
A letra "J" significa que este capacitor pode variar até 5% de seu valor, a
letra "K" = 10% ou "M" = 20%. A seguir, é mostrada uma tabela com os
códigos de tolerâncias de capacitância.
Até 10pF
Código
Acima de 10pF
0,1pF
B
0,25pF
C
0,5pF
D
1,0pF
F
1%
G
2%
H
3%
J
5%
K
10%
M
20%
S
-50% -20%
Z
+80% -20%
ou
+100% -20%
P
+100% -0%
73
Agora, um pouco sobre coeficiente de temperatura "TC", que define a
variação da capacitância dentro de uma determinada faixa de
temperatura. O "TC" é normalmente expresso em % ou ppm/°C ( partes
por milhão / °C ). É usado uma seqüência de letras ou letras e números
para representar os coeficientes. Observe o desenho abaixo.
Estes capacitores são de coeficiente de temperatura linear e definido,
com alta estabilidade de capacitância e perdas mínimas, sendo
recomendados para aplicação em circuitos ressonantes, filtros de RF,
compensação de temperatura e acoplamento.
74
Na tabela a seguir estão mais alguns coeficientes de temperatura e as
tolerâncias que são muito utilizadas por diversos fabricantes de
capacitores.
Código
Coeficiente de temperatura
NPO
-0
30ppm/°C
N075
-75
30ppm/°C
N150
-150
30ppm/°C
N220
-220
60ppm/°C
N330
-330
60ppm/°C
N470
-470
60ppm/°C
N750
-750 120ppm/°C
N1500
-1500 250ppm/°C
N2200
-2200 500ppm/°C
N3300
-3300 500ppm/°C
N4700
-4700 1000ppm/°C
N5250
-5250 1000ppm/°C
P100
+100
30ppm/°C
75
Outra forma de representar os coeficientes de temperatura é mostrada abaixo. É
usada em capacitores que se caracterizam pela alta capacitância por unidade de
volume (dimensões reduzidas) devido à alta constante dielétrica. São
recomendados para aplicação em desacoplamentos, acoplamentos e supressão
de interferências em baixas tensões.
Iniciais do fabricante
Valor capacitivo
Coeficiente de
temperatura
Os coeficientes são também representados com seqüências de letras e números como
por exemplo: X7R, Y5F e Z5U. Para um capacitor Z5U, a faixa de operação é de +10°C
que significa "Temperatura Mínima" e +85°C que significa "Temperatura Máxima" e
uma variação de "Máxima de capacitância", dentro desses limites de temperatura, que
não ultrapassa -56%, +22%. Veja as três tabelas a seguir para compreender este
exemplo e entender outros coeficientes.
76
Temperatura
Mínima
X
Y
Z
-55°C
-30°C
+10°C
Temperatura
Máxima
2
4
5
6
7
Variação Máxima
de Capacitância
A
1.0%
B
1.5%
C
2.2%
D
3.3%
E
4.7%
F
7.5%
P
10%
R
15%
S
22%
T -33%, +22%
U -56%, +22%
V -82%, +22%
+45°C
+65°C
+85°C
+105°C
+125°C
77
Indutores
78
Indutores
Indutores, apresentam uma característica elétrica dominante que
é simples. Apresenta uma proporcionalidade entre a variação da
corrente entre seus terminais e a diferença de potencial elétrico
nos mesmos. Possui, portanto, uma característica elétrica
dominante com natureza de uma indutância. Um indutor é
fundamentalmente um armazenador de energia sob a forma de
um campo magnético.
Fabricação
Indutores são produzidos enrolando um fio condutor, em geral
sobre uma fôrma de material isolante que lhe dá suporte
mecânico. Existem indutores construídos sem qualquer fôrma,
por exemplo quando o próprio fio é suficientemente rígido, ou
quando são enrolados diretamente sobre um núcleo magnético.
Indutores com núcleo de ar
( não magnético )
São componentes usados em frequências altas (rádiofrequências) ou em equipamento especial, em que se deseja
evitar não-linearidades ou efeitos de temperatura associados
com os núcleos magnéticos;
Indutores com núcleo ferromagnético
São componentes adequados quando se quer indutância
elevada, em frequências não muito altas. Para frequências de
áudio ou menores usam-se normalmente núcleos laminados
de ferro-silício ou análogos; para frequências acima dessa
faixa recorre-se a núcleos sintetizados de ferrite.
Indutores reais
. Nos indutores reais, parte da energia fornecida é dissipada, por
transformação em calor, por efeito da resistência dos fios ou
das várias perdas no material do núcleo. Além disso, parte da
energia pode ser armazenada sob forma eletrostática, nas
capacitâncias associadas com a bobina. Assim sendo, o modelo
de um indutor real incluirá
perdas,
uma ou mais
resistências de
que dão conta da energia dissipada, e uma
capacitância parasitaria, que leva em conta o armazenamento
da energia sob forma eletrostática.
Indutância mútua
A
indutância mútua
ocorre quando vários enrolamentos ou
bobinas de fio condutor têm um fluxo de indução magnética em
comum. Um dispositivo com indutância mútua entre várias bobinas
é designado por transformador. Em técnica de medidas de alta
freqüência um dispositivo com indutância mútua variável é
chamado variômetro.
Transformadores
Ao
aplicarmos
ao
primário
do
transformador um sinal variável no
tempo, este produzirá um fluxo variável,
que por sua vez irá induzir uma tensão no
secundário, cuja amplitude poderá ser
maior, menor ou igual (tranformador de
desacoplamento)
ao
sinal
aplicado,
dependendo unicamente da relação de
espiras (transformador ideal).
O transformador ideal
V1/V2 = I2/I1 = N1/N2
Onde:
V = tensão
I = corrente
N = número de espiras
1 = primário
2 = secundário
Transformador