Capacitor – Funcionamento e Aplicações

Como é um capacitor e como calculo os seus valores.

O que é um capacitor

O capacitor é um componente eletrônico que armazena carga elétrica. O capacitor é feito de 2 condutores próximos (geralmente placas) que são separados por um material dielétrico. As placas acumulam carga elétrica quando conectadas à fonte de energia. Uma placa acumula carga positiva e a outra placa acumula carga negativa.

A capacitância é a quantidade de carga elétrica que é armazenada no capacitor em 1 Volt.

A capacitância é medida na unidades de Farad (F).

O capacitor desconecta a corrente em circuitos de corrente contínua (CC) e o curto-circuito em circuitos de corrente alternada (CA).

Fotos de capacitores

Símbolos dos capacitores

Capacitor
Capacitor polarizado
Capacitor variável
 

Capacitância

A capacitância (C) do capacitor é igual à carga elétrica (Q) dividida pela tensão (V):

C=\frac{Q}{V}

C é a capacitância em farad (F)

Q é a carga elétrica  em coulombs (C), que é armazenada no condensador

V é a voltagem entre as placas do condensador em volts (V)

Capacitância do capacitor de placas

A capacitância (C) do condensador de placas é igual à permissividade (ε) vezes a área da placa (A) dividida pela folga ou distância entre as placas (d):

 

C=\varepsilon \times \frac{A}{d}

C é a capacitância do capacitor em farad (F).

ε é a permissividade do material dialético do capacitor, em farad por metro (F/m).

A é a área da placa do condensador em metros quadrados (m2].

d é a distância entre as placas do condensador, em metros (m).

Capacitores em série

 

A capacitância total dos capacitores em série, C1,C2,C3,.. :

\frac{1}{C_{Total}}=\frac{1}{C_{1}}+\frac{1}{C_{2}}+\frac{1}{C_{3}}+...

Capacitores em paralelo

A capacitância total dos capacitores em paralelo, C1,C2,C3,.. :

CTotal = C1+C2+C3+…

Corrente do capacitor

A corrente momentânea do condensador ic(t) é igual à capacitância do condensador,

vezes a derivada da tensão momentânea do condensador vc(t):

i_c(t)=C\frac{dv_c(t)}{dt}

Tensão do condensador

A tensão momentânea do condensador vc(t) é igual à tensão inicial do condensador,

mais 1/C vezes o integral da corrente momentânea do capacitor ic(t) ao longo do tempo t:

v_c(t)=v_c(0)+\frac{1}{C}\int_{0}^{t}i_c(\tau)d\tau

Energia do capacitor

A energia armazenada no capacitor EC em joules (J) é igual à capacitância C em farad (F)

vezes a voltagem quadrada do capacitor VC em volts (V) dividida por 2:

EC = C × VC 2 / 2

Circuitos AC

Freqüência angular

ω = 2π f

ω – velocidade angular medida em radianos por segundo (rad/s)

f  – freqüência medida em hertz (Hz).

Reação do capacitor

X_C = -\frac{1}{\omega C}

Impedância do capacitor

Fórmula cartesiana:

Z_C = jX_C = -j\frac{1}{\omega C}

Fórmula polar:

ZC = XC∟-90º

Tipos de capacitores

Capacitor de variável O capacitor variável tem capacitância variável
Capacitor eletrolítico Os capacitores eletrolíticos são usados quando é necessária uma alta capacitância. A maioria dos capacitores eletrolíticos são polarizados
Capacitor esférico O capacitor esférico tem a forma de uma esfera
Capacitor de energia Os capacitores de potência são utilizados em sistemas de alta tensão de energia.
Capacitor de cerâmica O capacitor cerâmico possui material cerâmico dielétrico. Possui funcionalidade de alta tensão.
Capacitor de tântalo Material dielétrico de óxido de tântalo. Tem alta capacitância
Capacitor de mica Capacitores de alta precisão
Capacitor de papel Material de papel dielétrico

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