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Circuitos Capacitivos

Prof. Alexandre Magnus

CEFET – BA – Vitória da ConquistaAnálise de Circuitos

Circuitos Capacitivos 2

Conceito

Um capacitor é um dispositivo elétrico formado por 2 placas condutoras de metal separadas por um material isolante chamado dielétrico


Tipos

Capacitores Comuns: Apresenta-se com tolerâncias de 5 %

ou 10 % Capacitores são freqüentemente

classificados de acordo com o material usados como dielétrico. Os seguintes tipos de dielétricos são usados: cerâmica (valores baixos até cerca de 1 µF)

poliéster (de aproximadamente 1 nFaté 1000000 µF)

tântalo (compacto, dispositivo de baixa tensão, de até 100 µFaproximadamente)

Eletrolítico (de alta potência, compacto mas com muita perda, na escala de 1 µF a 1000 µF)


Tipos

Capacitores variáveis Capacitâncias podem ser mudadas intencionalmente e repetidamente ao longo da vida do dispositivo


Capacitância

A propriedade que estes dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático é chamada de capacitância ou capacidade (C) e é medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferença de potencialou tensão (V) que existe entre as placas: C = Q/V


Unidade

A unidade de capacitância é o farad Um capacitor de 1 farad pode armazenar um coulomb de

carga a 1 volt Um coulomb é 6,25E18 (6,25 * 10^18, ou 6,25 bilhões de

bilhões) de elétrons Um ampère representa a razão de fluxo de elétrons de 1

coulomb de elétrons por segundo, então, um capacitor de 1 farad pode armazenar 1 ampère- segundo de elétrons a 1 volt

Um capacitor de 1 farad seria bem grande Ele poderá ser do tamanho de uma lata de atum ou de uma

garrafa de 1litro de refrigerante, dependendo da tensão que ele pode suportar

Então, normalmente, os capacitores são medidos em microfarads (milionésimos de um farad)


Aplicações

A diferença entre um capacitor e uma pilha é que o capacitor pode descarregar toda sua carga em uma pequena fração de segundo, já uma pilha demoraria alguns minutos para descarregar-se

É por isso que o flash eletrônico em uma câmera utiliza um capacitor, a pilha carrega o capacitor do flash durante vários segundos, e então o capacitor descarrega toda a carga no bulbo do flash quase que instantaneamente

Isto pode tornar um capacitor grande e carregado extremamente perigoso, os flashes e as TVs possuem advertências sobre abri-los por este motivo

Eles possuem grandes capacitores que poderiam matá-lo com a carga que contêm


Aplicações Os capacitores são utilizados de várias maneiras em circuitos eletrônicos: Algumas vezes, os capacitores são utilizados para armazenar carga para

utilização rápida. É isso que o flash faz Os grandes lasers também utilizam esta técnica para produzir flashes muito

brilhantes e instantâneos Os capacitores também podem eliminar ondulações

Se uma linha que conduz corrente contínua (CC) possui ondulações e picos, um grande capacitor pode uniformizar a tensão absorvendo os picos e preenchendo os vales

Um capacitor pode bloquear a CC Se você conectar um pequeno capacitor a uma pilha, então não fluirá corrente entre

os pólos da pilha assim que o capacitor estiver carregado (o que é instantâneo se o capacitor é pequeno)

Entretanto, o sinal de corrente alternada (CA) flui através do capacitor sem qualquer impedimento. Isto ocorre porque o capacitor irá carregar e descarregar à medida que a corrente alternada flutua, fazendo parecer que a corrente alternada está fluindo

Uma das utilizações mais comuns dos capacitores é combiná-los com indutores para criar osciladores


Capacitores em Série e em Paralelo

Série

Paralelo


Reatância Capacitiva

É a oposição ao fluxo de corrente ca devido à capacitância no circuito

Onde: Xc é a reatância capacitiva (Ω) π = 3,14 f é a freqüência (Hz) C é a capacitância (F)

A unidade é ohm (Ω)


Circuitos Capacitivos

Somente capacitância Se um capacitor ideal (não tem resistência de perdas) for ligado à uma fonte de tensão alternada senoidal, a corrente estará 90º adiantada em relação à tensão

90º

Ic

Vc (ref)

90º

Ic (ref)

Vc


Circuito RC Série (alimentação ca) Como com os circuitos indutivos, a associação de resistência e

reatância capacitiva é chamada impedância Num circuito em série a corrente é a mesma que passa por R

e XC A queda de tensão de R é VR = IR A queda de tensão em XC é VC = IXC A tensão através de XC segue a corrente a corrente que passa

por XC atrasada de 90º A tensão através de R está em fase com I já que resistência

não produz desvio de fase


Circuito RC Série (alimentação ca)

O ângulo de fase θentre VT e VR tgθ = -VC/VR

θ = arctg (-VC/VR)



Exemplo: Um circuito ca RC em série tem uma corrente de pico de 1A com R=50Ω e XC=120Ω. Calcule VR, VC, VT e θ. Faça o diagrama de fasores de VC e I. Desenhe também o diagrama de tempo de i, VR, vc e vt.



Exemplo (cont.)


Impedância em Circuitos RC Série

O triângulo de tensão corresponde ao triângulo de impedância



Exemplo: Um R de 30Ω e um XC de 40Ω estão ligados em série a uma fonte de 120V. Calcule Z, I e θ. Faça o diagrama de fasores.



Exemplo (cont.)


Circuito RC Paralelo (alimentação ca)

A tensão é a mesma, através da fonte, de R e de XC, uma vez que todos estão em paralelo

Cada ramo tem sua corrente individual A corrente em R é IR = VT/R (em fase com VT) A corrente em C é IC = VT/XC (adiantada 90º em a VT)


Impedância em Circuitos RC Paralelo

A impedância de um circuito RC paralelo é a tensão total dividida pela corrente total

ZT = VT/IT


Impedância em Circuitos RC Paralelo

Exemplo: Um resistor de 15Ω e um capacitor de 20Ω de reatância capacitiva estão dispostos em paralelo ligados a uma linha de 120V. Calcule IR, IC, IT, θ e Z. Faça o diagrama de fasores.


Tabela de Resumo para os Circuitos RC Série e Paralelo


Tabela de Resumo para os Circuitos RL Série e Paralelo


Resumo das Reatâncias Indutivas e Capacitivas


Resumo das Defasagens de Tensão e Corrente no Indutor e Capacitor

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