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Capacitores

Michael FARADAY

De origem inglesa e família humilde (o pai era ferreiro), foi obrigado a trabalhar desde criança, tendo exercido durante algum tempo as profissões de livreiro e encardenador.

Lia todos os livros que lhe mandavam encardenar. Com grande habilidade e uma dedicação incomum ao estudo seguiu para à carreira científica.

Passou a repetir em sua casa, com os mais rudimentares recursos, as experiências que via nos livros.

Quando teve oportunidade de trabalhar em um laboratório, permaneceu ali por mais de 50 anos, 46 deles no mesmo prédio.

Faraday é um dos grandes exemplos de que a produção científica resulta de trabalho metódico e constante e não de inspirações instantâneas.

Seus primeiros trabalhos foram estudos sobre cloreto, durante os quais descobriu dois novos cloretos de carbono; conseguiu liquefar muito gases e estudou as ligas de ferro.

Em 1825 descobriu o benzeno e aperfeiçoou técnicas de obtenção de substâncias. Além disso, aperfeiçoou vidros óticos, tendo descoberto em um deles o importante fenômeno de rotação do pano de polarização da luz por ação de um campo magnético.

Dedicou-se também à acústica e eletricidade.

As idéias fundamentais que temos hoje em Eletricidade e Magnetismo foram introduzidas por Faraday. que teve o seu nome ligado a uma série de importantes descobertas, principalmente de fenômenos elétricos, que abriram o caminho para os avanços da eletrônico e da eletrotécnica.

Também foi este físico inglês que descobriu a existência do campo elétrico, descoberta fundamental, porque todas as ações de uma carga elétrica são feitas através de seu campo, desde um simples caso de atração de uma outra carga, até as comunicações via satélite.

Antes de Faraday, os físicos pensavam que as forças eletrostáticas eram exercidas diretamente entre as cargas, "à distância", sem considerarem o meio.

Entre as importantes descobertas de Faraday, destacam-se as em dielétricos, condensadores , indução eletrostática, condução de eletricidade pelos líquidos e em eletromagnetismo.

Inventou o primeiro motor elétrico.

Em 1.831, Faraday colocou duas bobinas próximas e fez passar corrente por uma delas. Quando abria e fechava o circuito da primeira observou que pela outra também passava uma corrente: era a descoberta da indução eletromagnética (o campo magnético da primeira bobina induzia corrente na segunda).

Nos anos seguintes, esclareceu os diversos casos da indução, com campo magnético produzido por ímã ou por bobina, entre outros.

Dois anos após a descoberta desse fenômeno, Friedrich Emil Lenz estabeleceu a lei que permite conhecer o sentido da corrente elétrica. A partir de então, começaram a construir os geradores mecânicos para obtenção de corrente elétrica, que antes só era fornecida por pilhas.

Mas, a fabricação em grande escala de dínamos começou mais tarde, em 1.867, quando Werner Von Siemens inventou um método prático para a produção do campo magnético no interior dessas máquinas.

Os Capacitores:

 

A função do capacitor é armazenar a eletricidade, ou energia elétrica.
O capacitor funciona também como um filtro, passando a corrente alterna (C. A.), e obstruindo a corrente direta (C.C.).
Este símbolo é utilizado para  indicar um capacitor em um esquema elétrico.


DO QUE É FORMADO UM CAPACITOR?


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.

Quando uma tensão alternada é aplicada a um capacitor, o seu comportamento é conseqüência direta do que ele manifesta no caso de uma tensão contínua.
Quando a tensão varia periodicamente, o capacitor é submetido, durante uma metade do ciclo, a uma tensão contínua e, durante a outra metade do ciclo, a uma tensão idêntica, mas de sinal oposto.

O dielétrico é submetido a solicitações alternadas que variam de sinal muito rapidamente e, portanto, sua polarização muda com o mesmo ritmo.

Se a freqüência aumenta, o dielétrico não pode seguir as mudanças com a mesma velocidade com que ocorrem, e a polarização diminui, o que acarreta em uma redução na capacitância.

Portanto, devido ao fato de que a capacitância do capacitor tende a diminuir com o aumento da freqüência, apenas alguns tipos muitos particulares de dielétricos podem ser empregados em alta freqüência.
Com as tensões alternadas, produzindo-se o fenômeno descrito de sucessivas cargas e descargas, pode-se dizer que se verifica uma circulação de corrente, embora esta não flua diretamente pelo dielétrico.

Assim, chega-se a uma das principais aplicações dos capacitores; a de separar a corrente alternada da contínua quando estas se apresentam simultaneamente.

Além do fato de que a corrente alternada pode circular por um capacitor, entre esta e a tensão aplicada em seus terminais produz-se uma defasagem, de modo que, quando a corrente atinge seu valor máximo, a tensão passa nesse mesmo instante pelo valor zero, sempre seguindo o ciclo normal de variação da corrente alternada.


Quando um multímetro, tal como um medidor análogo ajustado para medir a resistência, está conectado a um capacitor eletrolítico de 10 microfarads (µF), uma corrente fluirá, mas somente por um momento. Você pode confirmar que a agulha do medidor desloca-se para retornar logo a seguir.
Quando você conecta as pontas de prova do medidor ao capacitor de forma  inversa, você anotará que essa corrente flui outra vez por um momento,  quando o capacitor carregar inteiramente, a corrente para de fluir. Assim o capacitor pode ser usado como um filtro que obstrua a passagem de corrente continua e também como um filtro para eliminar as ondulações da corrente alternada após a retificação, neste caso o capacitor como um verdadeiro amortecedor de automóvel carregando-se e descarregando-se procurando manter as ondulações em uma linha reta.

UNIDADE DE CAPACITÂNCIA

A capacitância do capacitor é expressa em farad, mas como essa unidade é excessivamente alta para uso normal, utilizam-se outras unidades menores que são submúltiplos do farad. São essas as seguintes unidades usadas:
Microfarad ou milionésimo do farad (0,000001 F), cujo símbolo é m F.microfarad (10 -6 F)
Nanofarad ou bilionésimo do farad (0,000000001 F), cujo símbolo é nF.nanofarad (10 -9 F)
Picofarad ou trilionésimo do farad (0,000000000001 F = 0,000001 m F = 0,001 nF), cujo símbolo é pF. picofarad (10 -12 F)
Semelhante ao que ocorre na indicação dos valores dos resistores, e devido ao fato de que um nanofarad (1 nF) eqüivale a 1000 picofarads (1000 pF), é comum encontrar a letra K para indicar o nanofarad, no lugar do símbolo nF. Com isso, um nF eqüivale a um KpF que é um milhar de picofarads. Portanto, quando sobre o corpo de um capacitor o valor é indicado por um número seguido pela letra K, isto significa que a unidade de medida adotada é o picofarad.
No momento de determinar o valor de um capacitor, um fator muito importante é a tolerância que, como ocorre com os resistores, indica os extremos máximo e mínimo entre os quais está compreendido o valor do componente. As tolerâncias são, normalmente, da ordem de 5, 10 e 20% para todos os tipos de capacitores, exceto com os eletrolíticos cujo os valores de tolerância podem atingir valores de até 50%. Recentemente, um novo capacitor  com capacidade muito elevada foi desenvolvido. O capacitor elétrico de dupla camada tem a capacidade designada em unidades do farad. Estes são conhecidos como "super capacitores ."
Há três maneiras em que a capacidade pode ser escrita. Um usa letras e os números, o outro usam somente números e um mais antigo utiliza código de cores. Em um ou outro caso, há somente três caracteres usados. [ 10n ] e [ 103 ] denote o mesmo valor da capacidade. O método usado difere dependendo do fornecedor do capacitor. No caso que o valor está indicado com o código três digitos, os 1os e òs dígitos da mostra esquerda a 1a figura e a à figura, e no ó dígito está um multiplicador que determine quantos zero devem ser adicionada à capacidade. As unidades do picofarad (pF) são escritas esta maneira.
Para o exemplo, quando o código é [ 103 ], indica 10 x 10 3 , ou 10,000pF = nF de 10 nanofarad() = 0,01 µF do microfarad().
Se o código acontecer ser [ 224 ], seria 22 x 10 4 = ou 220,000pF = 220nF = 0.22µF.
Os valores sob 100pF são indicados com 2 dígitos somente. Para o exemplo, 47 seriam 47pF.
 

 

 

TABELAS

 

CÓDIGO DE CORES PARA CAPACITORES CERÂMICOS E DE POLIÉSTER

 

CÓDIGO DE CORES PARA CAPACITORES DE TÂNTALO TIPO "GOTA"

 

 


Tensão de Ruptura   (Avaria)
Ao usar um capacitor, você deve prestar muita  atenção à sua  tensão máxima de utilização. Esta é de "a tensão onde a partir deste ponto começa a acontecer a ruptura do dielétrico " A tensão de avaria depende do tipo do capacitor que está sendo usado.  A tensão de ruptura de capacitores eletrolíticos é indicada como a tensão máxima de  trabalho.
A tensão de ruptura é a tensão que quando excedida causará estrago no dielétrico (isolador) dentro do capacitor. Quando isto acontece, a falha pode ser catastrófica com direito a explosão e serpentinas. Por este motivo são tomados cuidados especiais na fabricação dos capacitores.
O material empregado como dielétrico é um fator muito importante na construção de um capacitor, porque dele dependem características fundamentais como: a tensão máxima de funcionamento antes que o dielétrico sofra ruptura e perca suas propriedades de isolamento; a capacitância, de acordo com a maior ou menor facilidade com que o material escolhido possa ser trabalhado sob forma de lâminas finíssimas, e da sua maior ou menor polarizabilidade; as perdas de carga, já que, embora o dielétrico seja um isolante, há sempre a passagem de uma débil corrente que tende a descarregar o capacitor num tempo mais ou menos longo; e finalmente, a constante dielétrica do material com relação ao vácuo, que permite, uma vez fixadas as dimensões geométricas, que se obtenha maior ou menor capacitância.
 
 

 

 


POLARIZAÇÃO DO DIELÉTRICO
Quando uma tensão contínua é aplicada às placas do capacitor, através dele não se verifica nenhuma passagem de corrente, devido à presença do dielétrico. Por outro lado, ocorre uma acumulação de carga elétrica nas placas, de tal forma que a placa ligada ao pólo negativo do gerador acumula elétrons, enquanto a placa ligada ao pólo positivo apresenta falta de elétrons. A mesma coisa ocorre na face do dielétrico em contato com a placa. Quando a tensão aplicada é interrompida, a carga acumulada mantém-se graças ao campo elétrico que se forma entre as placas. Se, em seguida, as placas forem colocadas em curto  encostando-se os seus terminais, haverá um rápido fluxo  de corrente  e o capacitor se descarrega, retornando à condição inicial. A capacitância pode ser  definida como o acumulo  de cargas elétricas no capacitor, quando é  aplicada uma tensão em seus terminais.
 

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