O que é capacitor e como ele funciona?

Neste tutorial vamos aprender o que é capacitor, como funciona e dar uma olhada em alguns exemplos básicos de aplicação. Você pode assistir ao vídeo a seguir ou ler o tutorial escrito abaixo.

Visão geral

Quase não há circuito que não tenha um capacitor e, junto com resistores e indutores, eles são os componentes passivos básicos que usamos na eletrônica.

O que é capacitor?

Um capacitor é um dispositivo capaz de armazenar energia na forma de uma carga elétrica. Comparado a uma bateria do mesmo tamanho, um capacitor pode armazenar uma quantidade muito menor de energia, cerca de 10.000 vezes menor, mas útil o suficiente para muitos projetos de circuitos.

Construção do capacitor

Um capacitor é construído a partir de duas placas de metal, separadas por um material isolante chamado dielétrico. As placas são condutoras e geralmente são feitas de alumínio, tântalo ou outros metais, enquanto o dielétrico pode ser feito de qualquer tipo de material isolante, como papel, vidro, cerâmica ou qualquer coisa que impeça o fluxo da corrente.

A capacitância de um capacitor, medida em farads, é diretamente proporcional à área da superfície das duas placas, assim como a permissividade ε do dielétrico, enquanto a menor distância entre as placas maior a capacitância. Dito isto, agora vamos dar uma olhada em como um capacitor funciona.

Como o capacitor funciona

Primeiro, podemos notar que um metal normalmente tem uma quantidade igual de partículas carregadas positivamente e negativamente, o que significa que é eletricamente neutro.

Se conectarmos uma fonte de energia ou uma bateria às placas de metal do capacitor, uma corrente tentará fluir, ou os elétrons da placa conectada ao terminal positivo da bateria começarão a se mover para a placa conectada ao terminal negativo da bateria. a bateria. No entanto, por causa do dielétrico entre as placas, os elétrons não poderão passar pelo capacitor, então eles começarão a se acumular na placa.

Após um certo número de eletrônicos acumulados na placa, a bateria terá energia insuficiente para empurrar qualquer novo eletrônico para entrar na placa por causa da repulsão daqueles eletrônicos que já estão lá.

Neste ponto, o capacitor está realmente totalmente carregado. A primeira placa desenvolveu uma carga líquida negativa e a segunda placa desenvolveu uma carga líquida positiva igual, criando um campo elétrico com uma força atrativa entre elas que mantém a carga do capacitor.

Princípio de funcionamento do dielétrico do capacitor

Vamos dar uma olhada como o dielétrico pode aumentar a capacitância do capacitor. Um dielétrico contém moléculas que são polares, o que significa que elas podem mudar sua orientação com base nas cargas das duas placas. Assim, as moléculas se alinham com o campo elétrico de forma a permitir que mais elétrons sejam atraídos para a placa negativa, enquanto repelem mais elétrons da placa positiva.

Assim, uma vez totalmente carregada, se retirarmos a bateria, ela manterá a carga elétrica por muito tempo, atuando como armazenamento de energia.

Agora, se encurtarmos as duas extremidades do capacitor através de uma carga, uma corrente começará a fluir através da carga. Os elétrons acumulados da primeira placa começarão a se mover para a segunda placa, até que ambas as placas voltem a ser eletricamente neutras.

Então esse é o princípio básico de funcionamento de um capacitor e agora vamos dar uma olhada em alguns exemplos de aplicação.

Aplicativos de capacitor

Desacoplamento (desvio) capacitores

Capacitores de desacoplamento ou capacitores Bypass são um exemplo típico. Eles são frequentemente usados junto com circuitos integrados e são colocados entre a fonte de alimentação e o terra do CI.

Seu trabalho é filtrar qualquer ruído na fonte de alimentação, como oscilações de tensão que ocorrem quando a fonte de alimentação por um período muito curto de tempo cai de tensão ou quando uma parte de um circuito é comutada causando flutuações na fonte de alimentação. No momento em que ocorrer a queda de tensão, o capacitor atuará temporariamente como fonte de alimentação, ignorando a fonte de alimentação principal.

Conversor CA para CC

Outro exemplo típico de aplicação são os capacitores usados em adaptadores DC. Para converter a tensão CA em tensão CC, geralmente é usado um retificador de diodo, mas sem a ajuda de capacitores ele não será capaz de fazer o trabalho.

A saída do retificador é uma forma de onda. Assim, enquanto a saída do retificador aumenta, o capacitor carrega, e enquanto a saída do retificador diminui, o capacitor descarrega e dessa forma suaviza a saída CC.

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Filtragem de sinal

A filtragem de sinal é outro exemplo de aplicação de capacitores. Devido ao seu tempo de resposta específico, eles são capazes de bloquear sinais de baixa frequência enquanto permitem a passagem de frequências mais altas.

Isso é usado em receptores de rádio para sintonizar frequências indesejadas e em circuitos de crossover dentro de alto-falantes, para separar as frequências baixas do woofer e as frequências mais altas do tweeter.

Capacitores como armazenamento de energia

Outro uso bastante óbvio dos capacitores é para armazenamento e fornecimento de energia. Embora possam armazenar energia consideravelmente menor em comparação com uma bateria do mesmo tamanho, sua vida útil é muito melhor e são capazes de fornecer energia muito mais rapidamente, o que os torna mais adequados para aplicações onde é necessária uma alta explosão de energia.

Isso é tudo para este tutorial, sinta-se à vontade para fazer qualquer pergunta na seção de comentários abaixo.

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