Capacitores
Também chamado de condensador, ele é um dispositivo de circuito elétrico que tem como função armazenar cargas elétricas e consequente energia eletrostática, ou elétrica. Ele é constituído de duas peças condutoras que são chamadas de armaduras. Entre essas armaduras existe um material que é chamado de dielétrico.
Capacitância
É denominada capacitância C a propriedade que os capacitores têm de armazenar cargas elétricas na forma de campo eletrostático, e ela é medida através do quociente entre a quantidade de carga (Q) e a diferença de potencial (V) existente entre as placas do capacitor, matematicamente fica da seguinte forma:
No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de capacitância é o farad (F), no entanto essa é uma medida muito grande e que para fins práticos são utilizados valores expressos em microfarads (μF), nanofarads (nF) e picofarads (pF). A capacitância de um capacitor de placas paralelas, ao ser colocado um material dielétrico entre suas placas, pode ser determinado da seguinte forma:
εo é a permissividade do espaço;
A é a área das placas;
d é a distância entre as placas do capacitor. Capacitância
A propriedade que estes dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático é chamada de capacitância (C) e é medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferença de potencial ou voltagem (V) que existe entre as placas:
Pelo Sistema Internacional (SI), um capacitor tem a capacitância de um Farad (F) quando um Coulomb de carga causa uma diferença de potencial de um Volt (V) entre as placas. O Farad é uma unidade de medida considerada muito grande para circuitos práticos, por isso, são utilizados valores de capacitâncias expressos em microfarads (µF), nanofarads (nF) ou picofarads (pF).
A equação acima é exata somente para valores de Q muito maiores que a carga do elétron (e = 1.602·10-19C). Por exemplo, se uma capacitância de 1 pF fosse carregada a uma tensão de 1 µV, a equação perderia uma carga Q = 10-19C, mas isto seria impossível já que seria menor do que a carga em um único elétron. Entretanto, as experiências e as teorias recentes sugerem a existência de cargas fracionárias.
A capacitância de uma capacitor de placas paralelas constituído de dois eletrodos planos idênticos de área A separados à distância constante d é aproximadamente igual a:
e0 é a permissividade eletrostática do vácuo ou espaço livre
er é a constante dielétrica ou permissividade relativa do isolante utilizado.
Capacitores tem o seu valor especificado em Farads que é a unidade básica, mas por conveniência e facilidade na representação numérica é mais comum se utilizar de submúltiplos dessa unidade básica.
Em eletrônica os multiplos e submúltiplos mais usados são:
Múltiplos del Sistema Internacional para faradio (F) | ||||||
Submúltiplos |
Múltiplos |
|||||
Valor |
Símbolo |
Nombre |
Valor |
Símbolo |
Nombre |
|
10−1 F |
dF |
decifaradio |
101 F |
daF |
decafaradio |
|
10−2 F |
cF |
centifaradio |
102 F |
hF |
hectofaradio |
|
10−3 F |
mF |
millifaradio |
103 F |
kF |
kilofaradio |
|
10−6 F |
µF |
microfaradio |
106 F |
MF |
megafaradio |
|
10−9 F |
nF |
nanofaradio |
109 F |
GF |
gigafaradio |
|
10−12 F |
pF |
picofaradio |
1012 F |
TF |
terafaradio |
|
10−15 F |
fF |
femtofaradio |
1015 F |
PF |
petafaradio |
|
10−18 F |
aF |
attofaradio |
1018 F |
EF |
exafaradio |
|
10−21 F |
zF |
zeptofaradio |
1021 F |
ZF |
zettafaradio |
|
10−24 F |
yF |
yoctofaradio |
1024 F |
YF |
yottafaradio |
Imaginemos um capacitor de 100000pf. Concorda que é um numero muito grande para gravar no corpo de um capacitor? A solução é puxar a “vírgula” três casas para a esquerda e subir um submúltiplo (Obs.: dividir um valor por 1000 tem o efeito de puxar a vírgula em três casas a esquerda). Assim sendo este mesmo capacitor pode ser grafado como 100nf. Mas em alguns casos, com este valor pode acontecer uma simplificação maior ainda. Então basta deslocar a “vírgula” mais três casas à esquerda e subir mais uma unidade. Assim sendo o mesmo capacitor de 100000pf também pode ser representado como 0,1µF
De uma forma bem sucinta a tabela abaixo exemplifica melhor:
Funções
Os capacitores são utilizados para armazenar cargas elétricas e consequente energia eletrostática ou elétrica nos mais variados tipos de circuitos elétricos, exemplo: nas máquinas fotográficas armazenando cargas para o flash.
Quanto à constituição
É formada por duas placas de material condutor (armaduras)e separadas por um dieletrico(isolante). Quanto menor for o espaço entre as placas maior será o valor da capacitância.
Dielétricos
Os dielétricos, também chamados de isolantes, são os materiais que fazem oposição à passagem da corrente elétrica. Nesses materiais os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo dos átomos, ou seja, as substâncias dielétricas não possuem elétrons livres (fator necessário para que haja passagem de corrente elétrica). Dessa forma, não há possibilidade de passagem de corrente elétrica através dos dielétricos, os quais podem ser: borracha, porcelana, vidro, plástico, madeira e muitos outros.
Apesar de conduzirem corrente elétrica, caso um material dielétrico for submetido a um campo elétrico de altíssimas intensidades este poderá se tornar um condutor. Mas os materiais isolantes que são colocados entre as placas dos capacitores, por exemplo, são muito resistentes a esse fator, o que quer dizer que fica praticamente impossível fazer com que o isolante entre suas placas se torne um condutor.
TENSÃO DE ISOLAÇÃO
É a tensão máxima que pode ser aplicada ao capacitor sem que o mesmo seja danificado.
Tipos de capacitores
Existem vários tipos de capacitores os principais são eletrolíticos, tântalo, stryroflex, poliéster, poli carboneto, cerâmico, semifixos, supressor, plate, multicamada, staecap e variáveis, cada um deles tem sua aplicação especifica.
Capacitor eletrolítico
O Capacitor eletrolítico internamente é composto por duas folhas de alumínio, separadas por uma camada de óxido de alumínio, enroladas e embebidas em um eletrólito líquido (composto predominantemente de ácido bórico ou borato de sódio). Por ser composto por folhas enroladas, tem a forma cilíndrica (lembrando que o cilindro não é perfeito, visto que possui uma área de Secção menor na parte de baixo em relação a de cima). Suas dimensões variam de acordo com a capacitância e limite de tensão que suporta.
É um tipo de capacitor que possui polaridade, ou seja, não funciona corretamente se for invertido. Se a polaridade for invertida dá-se inicio à destruição da camada de óxido,
Fazendo o capacitor entrar em curto-circuito. Nos capacitores eletroliticos, uma inversão de polaridade é
Extremamente perigoso, visto que, a reação interna gera vapores que acabavam por destruir o capacitor através de uma explosão ou, rompimento da carcaça. Os capacitores mais
Modernos, podem inchar e, por isso, raramente explodem (podendo acontecer somente se a tensão inversa aplicada for elevadíssima).
Capacitores de cerâmicas
São capacitores fabricados como isolante interno de cerâmica (dielétrico) é usado para circuitos de alta frequência, e possui baixa capacitância 10nf.
Capacitores de oxido de tântalo
Cada vez mais utilizados em lugar dos capacitores eletrolíticos de alumínio, os capacitores de tântalo possuem a vantagem de fornecer uma capacitância maior por unidade de volume. Os capacitores de tântalo são menores que os eletrolíticos de mesmo valor, sendo importante para aplicações onde o espaço é fundamental.
Capacitores de starcap
É um capacitor elétrico de duas camadas com eletrodos de carvão vegetal ativado e eletrólito orgânico. Pela sua altíssima capacitância e é ideal para circuitos de back-up de memoria em aplicações como automação industrial , comercial, etc…..
Associações de capacitores
Os capacitores, assim como os resistores, podem ser associados em série, paralelo ou misto. Esses são elementos de circuito elétrico que tem como principal função o armazenamento de cargas elétricas. Essas associações têm como objetivo obter a capacitância desejada.
Capacitores em Série
Nesse tipo de associação, os capacitores são ligados da seguinte forma: a armadura positiva de um capacitor é ligada com a armadura negativa do outro capacitor e assim sucessivamente. Para determinar a capacitância equivalente de uma associação de dois ou mais capacitores utilizamos a seguinte relação matemática:
Capacitores em Paralelo
Em paralelo, as placas positivas dos capacitores são ligadas entre si, bem como as negativas. Para determinar a capacitância equivalente utiliza-se a seguinte equação matemática, veja:
Capacitores e bateria
O capacitor se parece um pouco com uma bateria. Embora funcionem de maneira totalmente diferente, tanto os capacitores como as baterias armazenam energia elétrica. As baterias possuem dois polos (ou terminais). Dentro da pilha, reações químicas produzem elétrons em um terminal e absorvem elétrons no outro.
O capacitor é um dispositivo muito mais simples, e não pode produzir novos elétrons – ele apenas os armazena.
Diferença
A diferença entre as duas pode ser explicar da seguinte forma: o capacitor pode descarregar sua carga em uma pequena fração de segundo, já a bateria demoraria minutos para isso acontecer.
Indutores
Um indutor é um dispositivo elétrico passivo que armazena energia na forma de campo magnético, normalmente combinando o efeito de vários loops decorrente indutor pode ser utilizado em circuitos como um filtro passa baixa, rejeitando as altas frequências. Também costumam ser chamados de bobina, choke ou reator.
Indutância
Indutância é a grandeza física associada aos indutores, é simbolizada pela letra L, medida em Henry (H), e representada graficamente por um fio helicoidal. [4] Em outras palavras é um parâmetro dos circuitos lineares que relaciona a tensão induzida por um campo magnético variável à corrente responsável pelo campo. A tensão entre os terminais de um indutor é proporcional à taxa de variação da corrente que o atravessa. Matematicamente temos:
u(t) é a tensão instantânea -> sua unidade de medida é o volt (V)
L é a indutância -> sua unidade de medida é o Henry (H)
i(t) é a corrente instantânea -> sua unidade de medida é o ampere (A)
t é o tempo (s).
Múltiplo |
Nome |
Símbolo |
Múltiplo |
Nome |
Símbolo |
|
100 | henry | H | ||||
101 | decahenry | daH | 10–1 | decihenry | dH | |
102 | hectohenry | hH | 10–2 | centihenry | cH | |
103 | quilohenry | kH | 10–3 | milihenry | mH | |
106 | megahenry | MH | 10–6 | microhenry | µH | |
109 | gigahenry | GH | 10–9 | nanohenry | nH | |
1012 | terahenry | TH | 10–12 | picohenry | pH | |
1015 | petahenry | PH | 10–15 | femtohenry | fH | |
1018 | exahenry | EH | 10–18 | attohenry | aH | |
1021 | zettahenry | ZH | 10–21 | zeptohenry | zH | |
1024 | yottahenry | YH | 10–24 | yoctohenry | yH |
Funções mais usuais
Os indutores são bastante usados em circuitos de radio frequência (RF), como os usados em receptores de radio, TV, FM. Na sua forma mais simples consistem de um pedaço de fio enrolado em uma forma (tubo) de material isolante como plástico, cerâmica ou fenolite ou mesmo sem forma (ar). Esse enrolamento simples e conhecido por bobina.
Dependendo do circuito onde ele e usado. Pode produzir sinais de corrente alternada (CA) de radio e TV, quando usado nos circuitos osciladores. Pode bloquear uma frequência alta (CA) e deixar passar uma frequência baixa, quando usado nos filtros.
Quanto à constituição
Normalmente, os indutores são constituídos com fios bons condutores (prata, cobre, cobre banhado a prata, etc.) e tem suas espiras enroladas em forma cilíndrica, com varias camadas, uniformes e entrelaçadas. Existem bobinas de uma camada – tipo solenoide ou bobina de varias camadas em forma de panqueca.
TIPOS DE INDUTORES
Existem dois tipos de indutores, fixos ou variáveis. Os fixos são constituídos de um fio enrolado ao redor de um núcleo que pode ser ar, ferro ou ferrite. Os ajustáveis possuem núcleo móvel podendo ser ajustado externamente.
- Bobinas com núcleo de ar: São indutores que não utilizam núcleo de material ferromagnético. Possuem baixa indutância e são utilizadas em altas frequências, pois não apresentam as perdas de energia causadas pelo núcleo, as quais aumentam consideravelmente com a frequência.
- Bobinas com núcleo ferromagnético: Empregam materiais ferromagnéticos no núcleo, aumentando milhares de vezes o valor da impedância, devido ao aumento e concentração do campo magnético. Entretanto, apresentam diversos efeitos colaterais, tais como correntes de Foucault, histerese, saturação etc.
- Bobinas com núcleo laminado: Muito utilizadas em transformadores e outros indutores que operam em baixa frequência. O núcleo dessas bobinas é feito de finas camadas de aço-silício, envolvidas por uma cobertura de verniz isolante. O verniz isolante previne a formação de correntes parasitas (Foucault) e a adição de silício ao aço reduz a histerese do material.
- Bobinas com núcleo de ferrite: Feitas de um tipo de cerâmica ferrimagnética não condutora, não apresentando correntes parasitas, além de baixa histerese. São empregas em altas frequências, onde o material apresenta maior rendimento.
- Bobinas Toroidais: Em indutores em forma de bastão, o campo magnético circula não só pelo núcleo, mas também pelo ar entre uma extremidade e outra da bobina. Isso causa grandes perdas, diminuindo o valor da indutância. Um núcleo toroidal é feito geralmente de ferrite e possui o formato de uma rosca, criando um caminho fechado para a circulação do campo magnético, aumentando, com isso, o valor da indutância.
Associação de resistores
Os resistores podem ser combinados basicamente em três tipos de associações: em série, em paralelo ou ainda em associação mista, que é uma combinação das duas formas anteriores. Qualquer que seja o tipo da associação, esta sempre resultará numa única resistência total, normalmente designada como resistência equivalente – e sua forma abreviada de escrita é Req ou Rt.
Associação Série de Indutores
A corrente através de indutores em série permanece a mesma, mas a tensão de cada indutor pode ser diferente. A soma das diferenças de potencial é igual à tensão total. Para encontrar a indutância total:
Associação em Paralelo de Indutores
Cada indutor de uma configuração em paralelo possui a mesma diferença de potencial (tensão) que os demais. Para encontrar a indutância equivalente total (Leq):
Considere o circuito a seguir com L1 e L2 (carregados ou não)
Indutores em paralelo se associam de maneira análoga à de resistores em paralelo.
Note que quaisquer que sejam as condições iniciais, e que trata-se de um circuito de primeira ordem.
Aplicação do indutor em alarmes
Em eletrônica existe um componente chamado indutor. Este componente de uma maneiragrosseira, nada mais é do que um fio de cobre ou outro material condutor enrolado em forma de espiras. Entre outras características, as que nos interessam são as propriedades de ele responder de maneira diferente a frequências específicas para a qual é projetado (frequência de ressonância) e a de gerar um campo eletromagnético que se propaga no espaço quando sujeito a uma corrente alternada (radiofrequência ou radioemissão). Quando o indutor é fabricado apenas com espiras, tendo o seu núcleo oco, diz-seque possui um núcleo de ar e a sua frequência de ressonância varia não só em funçãodeste núcleo como também de materiais diversos que existam nas suas proximidades.
O detector de metais se baseia neste princípio para detectar o metal em seu interior.Num tipo portal, o indutor está embutido nas paredes laterais e no tipo manual , na sua área de deteccão. Existe um medidor de frequência no interior do mesmo que sabe qual é o valor padrão para um núcleo oco. Quando inserimos um material diferente no interior ou nas proximidades do indutor do detector, a sua frequência de ressonância varia dependendo do tipo de material , sendo que quanto menor a permeabilidade do material, maior a variação da frequência. Como os metais em geral possuem baixa permeabilidade magnética, geram grande variação no circuto, sendo esta detectada pelo frequencímetro interno que aciona um alarme aplicação do indutor ou efeito magnético em alarmes.
Interferências e disparos falsos
Como os detectores possuem o princípio baseado na variação da frequência gerada por um indutor, é fácil entender que qualquer outro elemento que ambém emita rádio frequência nas suas proximidades, pode gerar interferências e acionar o alarme. Portanto, aparelhos de telefone celular, alarmes sem fio, antenas transmissoras de televisão, telefone sem fio e qualquer outro tipo de equipamento que funcione sem fio, baseado em transmissão de rádio-frequência, influencia, pode acionar o alarme e deve ser mantido a distância do detector para seu bom funcionamento. Quanto maior a potência de transmissão de qualquer equipamento, maior a interferência que o mesmo irá gerar no
detector.
REFERENCIAS ELETRÔNICAS
http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/ capacitores 04/04/2012
http://www.brasilescola.com/fisica/associacao-capacitores.htm 04/04/12
http://www.clangsm.com.br capacitores 04/04/12
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa capacitores 04/04/12
http://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor 05/04/12
http://www.portalrobotica.com.br capacitores 05/04/12
http://pt.wikipedia.org/wiki/Indutor definição 08/04/12
http://pt.wikipedia.org/wiki/Henry_(unidade) 08/04/12
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAUUwAI/indutores-função 08/04/12
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAUUwAI/indutores constituição 08/04/12
http://www.eletronicadidatica.com.br/componentes/indutor/indutor.htm 08/04/12
http://www.dt.fee.unicamp.br/ associações de indutores. 08/04/12
http://www.tucanobrasil.com.br/perim/detecme/doc_re.pdf 10/04/12