Eletrônica: Conhecendo o Capacitor!

Um capacitor, de maneira simplificada, pode ser entendido como um par de condutores (placas) separados por um material isolante (dielétrico). Quando uma diferença de potencial (tensão) é aplicada a esse par de condutores, um campo elétrico é gerado no dielétrico. Esse campo é capaz de armazenar energia, de onde vem o nome "condensador" para esse componente.

Um capacitor ideal é caracterizado por uma única constante chamada capacitância, a qual é medida em Farads (F) e pode ser definida como a razão entre a carga elétrica armazenada no capacitor e a diferença de potencial aplicada em suas placas: C = Q / V.

Na prática, o material dielétrico possui uma corrente de fuga e uma tensão máxima de isolamento. Essa corrente de fuga é uma das causas da perda de carga de um capacitor com o passar do tempo. Além disso, os terminais condutores possuem uma resistência elétrica, que também pode ocasionar perdas.

Os capacitores são amplamente utilizados em circuitos eletrônicos para bloquear a passagem de corrente contínua e permitir a passagem de corrente alternada, filtrar interferências, suavizar a saída de fontes de alimentação, sintonia de circuitos ressonantes, dentre outras aplicações.

A figura abaixo ilustra de forma simplificada um modelo de capacitor de placas paralelas:

Na prática, os capacitores são formados por diversas placas, dispostas de maneira a aumentar a superfícies das mesmas e obter uma maior capacitância, conforme pode ser observado na figura seguinte:

Existem diversos tipos de capacitores, de acordo com o material empregado como dielétrico. Cada dielétrico confere um valor diferente de capacitância, considerando as mesmas dimensões físicas do capacitor. Os dielétricos podem ser sólidos, líquidos ou gasosos, sendo mais comuns os dois primeiros tipos. Exemplos de materiais dielétricos utilizados em capacitores são: cerâmica, poliéster, tântalo, mica, óleo mineral, soluções eletrolíticas etc.

Cada tipo de capacitor apresenta suas peculiaridades, vantagens e desvantagens:

·        Cerâmicos: Capacitores pequenos, de baixo custo, adequados para altas freqüências. São fabricados com valores de capacitância de picofarads (pF) até 1 microfarad (µF). Sua capacitância pode variar dependendo da tensão aplicada.

·         Poliéster: Muito utilizados para sinais AC de baixa freqüência, mas inapropriados para altas freqüências. Seu valor típico de capacitância reside na ordem dos nanofarads (nF).

·     Tântalo: Alta capacitância, tamanho reduzido, ótima estabilidade. Existem modelos polarizados e não-polarizados. Possuem maior custo de produção em relação aos capacitores eletrolíticos e tensão máxima de isolamento em torno de 50 v.

·        Mica: São inertes, ou seja, não sofrem variação com o tempo e são muito estáveis, porém, de alto custo de produção.

·     Óleo: Possuem alta capacitância e são indicados para aplicações industriais, pois suportam altas correntes e picos de tensão elevados. Possuem tamanho superior em relação a outros tipos de capacitores e seu uso é limitado a baixas freqüências.

·    Eletrolíticos: Nome comumente empregado aos capacitores cujo dielétrico é o óxido de alumínio imerso em uma solução eletrolítica. São capacitores polarizados de alto valor de capacitância, muito utilizados em fontes de alimentação. Possuem custo reduzido em relação ao valor da capacitância, porém, proporcionam grandes perdas e seu uso é limitado a baixas freqüências.

A figura seguinte ilustra alguns tipos de capacitores utilizados em eletrônica:

A maioria dos capacitores não possui polaridade, isto é, não existe terminal positivo ou negativo, podendo ser ligados "de qualquer jeito". Entretanto, muita atenção deve ser dada aos modelos polarizados (cujos principais representantes são os eletrolíticos), pois os mesmos podem explodir se ligados de forma invertida. Outro cuidado importante é observar a tensão máxima de isolação, a qual é especificada no próprio componente. Se for aplicada uma tensão maior do que a especificada, o componente será danificado de forma irreversível.

Ao escolher um capacitor comercial, deve-se atentar para as seguintes características: tipo de dielétrico, capacitância, tensão máxima de isolamento e tolerância.

Esses três últimos valores, geralmente vêm especificados no próprio componente. Em alguns casos, a tolerância é omitida, em outros a tensão máxima de isolamento.

Tais valores podem estar escritos de forma explícita ou por meio de códigos universalmente aceitos. Capacitores eletrolíticos sempre trazem os valores de forma explícita, o mesmo não ocorrendo com os demais tipos.

Existem dois códigos principais para a identificação de capacitores: um código numérico e outro de cores. Este último, atualmente, é empregado apenas para resistores.

O código numérico é composto por três algarismos, seguido, opcionalmente, por uma letra. Esta letra corresponde à tolerância do componente, ou seja, à variação máxima do valor da capacitância especificada pelo fabricante. Da esquerda para a direita, os dois primeiros números correspondem aos dois algarismos do valor da capacitância, enquanto que o terceiro número corresponde ao fator multiplicativo. Tais valores são expressos em picofarads.

Os exemplos a seguir servem para ilustrar a forma correta de interpretar o código numérico:

Da esquerda para a direita, os valores da capacitância são obtidos da seguinte forma:

·         154: 15 x 10⁴ = 150.000 pF = 150 nF.

·         474: 47 x 10⁴ = 470.000 pf = 470 nF.

·         202: 20 x 10² = 2.000 pf = 2 nF.

·         225: 22 x 10⁵ = 2.200.000 pf = 2,2 µF.

Os dois capacitores da direita ainda possuem especificada a sua tensão de isolamento: 12kV e 250V. Há nos mesmos, também, a especificação da tolerância, por meio das letras M (202M) e K (225K). Logo abaixo encontra-se uma tabela com a relação entre as letras e a tolerância correspondente.

TOLERÂNCIA
Até 10pF	Acima de 10pF
B = ±0,10pF	F = ±1%	M = ±20%
C = ±0,25pF	G = ±2%	P = +100% -0%
D = ±0,50pF	H = ±3%	S = +50% -20%
F = ±1pF	J = ±5%	Z = +80% - 20%
G = ±2pF	K = ±10%

Por exemplo, os capacitores citados acima, de códigos 202M e 225K, possuem tolerância de 20% e 10% respectivamente. Isto significa que o capacitor de 2.000 pF pode ter seu valor de capacitância entre 1600 e 2400 pF, enquanto que o capacitor de 2,2 µF pode ter seu valor entre 1,98 e 2,42 µF.