Considerações práticas - Capacitores

Os capacitores, como todos os componentes elétricos, têm limitações que devem ser respeitadas para fins de confiabilidade e operação adequada do circuito.

Tensão de trabalho do capacitor

Tensão de trabalho :Uma vez que os capacitores nada mais são do que dois condutores separados por um isolador (o dielétrico), você deve prestar atenção à tensão máxima permitida através dele. Se muita tensão for aplicada, a classificação de “ruptura” do material dielétrico pode ser excedida, resultando em curto-circuito interno do capacitor.

Polaridade do capacitor

Polaridade :Alguns capacitores são fabricados de forma que só possam tolerar a tensão aplicada em uma polaridade, mas não na outra. Isso se deve à sua construção:o dielétrico é uma camada microscopicamente fina de isolamento depositada em uma das placas por uma tensão contínua durante a fabricação. Eles são chamados de eletrolíticos capacitores , e sua polaridade está claramente marcada.



Reverter a polaridade da tensão para um capacitor eletrolítico pode resultar na destruição dessa camada dielétrica superfina, arruinando assim o dispositivo. No entanto, a espessura desse dielétrico permite valores extremamente altos de capacitância em tamanhos de pacote relativamente pequenos. Pelo mesmo motivo, os capacitores eletrolíticos tendem a ter baixa classificação de tensão em comparação com outros tipos de construção de capacitor.

Circuito Equivalente de Capacitor

Circuito equivalente: Como as placas em um capacitor têm alguma resistência e como nenhum dielétrico é um isolante perfeito, não existe um capacitor “perfeito”. Na vida real, um capacitor tem uma resistência em série e uma resistência em paralelo (vazamento) interagindo com suas características puramente capacitivas:



Felizmente, é relativamente fácil fabricar capacitores com resistências em série muito pequenas e resistências de fuga muito altas!

Tamanho físico do capacitor

Para a maioria das aplicações em eletrônica, o tamanho mínimo é o objetivo da engenharia de componentes. Quanto menores os componentes podem ser feitos, mais circuitos podem ser integrados em um pacote menor e, geralmente, o peso também é economizado. Com capacitores, existem dois principais fatores de limitação para o tamanho mínimo de uma unidade: tensão de trabalho e capacitância . E esses dois fatores tendem a se opor. Para qualquer escolha de materiais dielétricos, a única maneira de aumentar a classificação de tensão de um capacitor é aumentar a espessura do dielétrico. No entanto, como vimos, isso tem o efeito de diminuir a capacitância. A capacitância pode ser aumentada aumentando a área da placa. mas isso resulta em uma unidade maior. É por isso que você não pode julgar a classificação de um capacitor em Farads simplesmente pelo tamanho. Um capacitor de qualquer tamanho pode ser relativamente alto em capacitância e baixo em tensão de trabalho, vice-versa, ou algum compromisso entre os dois extremos. Tire as duas fotos a seguir, por exemplo:



Este é um capacitor bastante grande em tamanho físico, mas tem um valor de capacitância bastante baixo:apenas 2 µF. No entanto, sua tensão de trabalho é bastante alta:2.000 volts! Se esse capacitor fosse reprojetado para ter uma camada mais fina de dielétrico entre suas placas, seria possível obter pelo menos um aumento de cem vezes na capacitância, mas ao custo de reduzir significativamente sua tensão de trabalho. Compare a fotografia acima com a abaixo. O capacitor mostrado na imagem inferior é uma unidade eletrolítica, semelhante em tamanho ao anterior, mas com muito diferentes valores de capacitância e tensão de trabalho:



A camada dielétrica mais fina fornece uma capacitância muito maior (20.000 µF) e uma tensão de trabalho drasticamente reduzida (35 volts contínuos, 45 volts intermitentes).

Aqui estão algumas amostras de diferentes tipos de capacitores, todos menores do que as unidades mostradas anteriormente:









Os capacitores eletrolíticos e de tântalo são polarizados (sensíveis à polaridade) e são sempre rotulados como tal. As unidades eletrolíticas têm suas derivações negativas (-) distinguidas por símbolos de seta em suas caixas. Alguns capacitores polarizados têm sua polaridade designada marcando o terminal positivo. A grande unidade eletrolítica de 20.000 µF mostrada na posição vertical tem seu terminal positivo (+) rotulado com uma marca “mais”. Capacitores de cerâmica, mylar, filme plástico e ar não têm marcações de polaridade, porque esses tipos são não polarizados (eles não são sensíveis à polaridade).

Capacitores são componentes muito comuns em circuitos eletrônicos. Dê uma olhada na seguinte fotografia - cada componente marcado com uma designação "C" na placa de circuito impresso é um capacitor:



Alguns dos capacitores mostrados nesta placa de circuito são eletrolíticos padrão:C ₃₀ (topo do quadro, centro) e C ₃₆ (lado esquerdo, 1/3 do topo). Alguns outros são um tipo especial de capacitor eletrolítico chamado tântalo , porque esse é o tipo de metal usado para fazer as placas. Os capacitores de tântalo têm uma capacitância relativamente alta para seu tamanho físico. Os seguintes capacitores na placa de circuito mostrados acima são de tântalo:C ₁₄ (logo no canto inferior esquerdo de C ₃₀ ), C ₁₉ (diretamente abaixo de R ₁₀ , que está abaixo de C ₃₀ ), C ₂₄ (canto inferior esquerdo do quadro) e C ₂₂ (inferior direito).

Exemplos de capacitores ainda menores podem ser vistos nesta fotografia:



Os capacitores nesta placa de circuito são “dispositivos de montagem em superfície”, assim como todos os resistores, por razões de economia de espaço. Seguindo a convenção de rotulagem de componentes, os capacitores podem ser identificados por rótulos que começam com a letra “C”.

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