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.
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