Griço Eletrônica e Informática

Capacitor

Por Gricer Bento

13/05/2025, às 10:36

Junto com o resistor o capacitor é um dos mais importantes componentes, sempre encontrado em quantidade relativamente grande, em todo e qualquer circuito eletrônico. O capacitor é construído a partir de duas placas ou superfícies condutoras, quase sempre metal, separadas por meio de isolante. 

As placas condutoras são chamadas de ARMADURAS, enquanto que o meio isolante que as separa é chamado de DIELÉTRICO. Para se tornar prático o uso do capacitor, suas placas condutoras (armaduras) são dotadas de terminais, aos quais podemos realizar ligações e conexões diversas. Quanto ao dielétrico, qualquer material isolante pode ser industrialmente usado na sua confecção.

Encontramos capacitores com dielétrico de poliéster, cerâmica, mica, oléo, vidro ou mesmo o ar. A presença do material isolante entre as placas do capacitor, impede a passagem de corrente contínua. A utilidade do capacitor é muito grande, uma vez que sua construção e princípio elétrico permitem que o componente armazene energia nas suas placas. O capacitor server ainda para retardar ou temporizar uma mudança de tensão em determinado ponto de um circuito.

Estando o capacitor em repouso, ambas as suas placas ou armaduras tem a mesma carga elétrica e, portanto, o componente está inerte, não havendo diferença de potencial entre seus terminais. Ligando-se o interruptor, o terminal positivo das pilhas atrai os elétrons livres existentes na placa do capacitor a ele ligado. Perdendo elétrons, essa placa ou armadura assume carga positiva em relação à outra placa. O capacitor assume uma carga elétrica, manifestada na forma de uma diferença de potencial entre suas placas ou terminais. Esse tempo depende unicamente do próprio valor do capacitor, quanto maior o valor, maior o tempo.

foto: Material Didático - IMD

Um capacitor pode armazenar cargas maiores ou menores na razão direta do tamanho das suas placas. Assim quanto maiores forem as superfícies das placas condutoras, mais cargas o capacitor pode guardar. Também quanto mais isolante e fino for o dielétrico, maior valor de CAPACITÂNCIA podemos obter no componente.

FARAD (Unidade de capacitância)

Na nomeclatura da eletrônica usamos com frequência, o nome de um cientista ou pesquisador que determinou ou descobriu importantes princípios ou leis, assim a capacitância é convencionalmente medida em farads, um farad representaria a capacitância de um enorme componente. Devido ao fato da capacitância ser diretamente proporcional ao tamanho das placas. Industrialmente, dependendo da função que dele se espera, um capacitor pode ser feito de mil maneiras diferentes. Normalmente, costumamos denominar os tipos ou modelos de capacitores a partir do material que é usado como dielétrico. Veremos modelos ou tipos mais comuns, utilizados na maioria dos circuitos.

POLIÉSTER - Geralmente quadradinho ou retangular, muitas vezes com faixas coloridas. São feitos de um filme de poliéster muito fino, metalizado em ambas as faces, enrrolado de modo que uma grande área de placas possa se confrontar.

DISCO CERÂMICO - Como indica o nome, o dielétrico utilizado é a cerâmica, contendo superfície metálica. O tamanho é pequeno e a forma é circular.

PLATE - Muito pequeno no formato retangular ou quadradinho, geralmente apresenta valores baixos de capacitância, o mesmo ocorre com os tipo cerâmico.

SHIKO - Uma variante industrial do capacitor de poliéster.

POLICARBONATO - Também uma variante do poliéster, de forma retangular com um corpo um pouco mais espesso, geralmente apresentando capacitância um pouco mais elevada nas suas séries comerciais.

POLIESTIRENO - Pequenos, cilíndricos, baixos valores, usado na maioria das vezes em circuitos que envolvam parâmetros rígidos de alta frequência.

CAPACITORES ELETROLÍTICOS - Quando precisamos de capacitores com valores de capacitância maiores, uma boa solução dos fabricantes foi o chamado capacitor eletrolítico, cujo dielétrico é formado quimicamente (eletro-quimicamente). O terminal negativo é ligado eletricamente à uma espécie de caneta metálica, geralmente alumínio, que funciona tanto com uma das placas do capacitor, quanto como o próprio corpo do componente. O outro terminal positivo é ligado a um eletrodo metálico interno, separdo da caneta por uma espécie de pasta química. Quando esse conjunto é submetido a uma tensão determinada, a corrente que o percorre determina, eletroliticamente a formação de uma camada isolante de óxido, sobre o eletrodo central positivo. Essa camada, isolante, é finíssima com o que se consegue valores relativamente altos de capacitância, num componente pequeno.

Pelas características eletro-químicas, os capacitores eletrolíticos são polarizados, seus terminais têm sinal positivo e negativo obrigatórios, não podendo ser em ligados a tensões inversas, sob pena de inutilização do componente. A tensão máxima de trabalho dos capacitores eletrolíticos é, normalmente, mais baixa do que a esperada nos outros modelos. Seu corpo geralmente é cilíndrico e o tamanho não muito pequeno, diretamente proporcional ao valor e à tensão de trabalho.

Quanto à disposição dos terminais,os eletrolíticos são normalmente divididos em dois tipos básicos: com terminais AXIAIS, esses tipos  o terminal positivo e sai a partir da extremidade marcada com uma espécie de reentrância e o outro modelo é com terminais RADIAIS onde os dois terminais saem no mesmo lado da peça, marcando-se o positivo com um comprimento maior. Existem os fabricados especificamente para algumas aplicações circuitais, existem os eletrolíticos múltiplos, ou seja, num só envolucro são enfiados mais de um capacitor, de modo que o envólucro metálico geral perfaz o papael de negativo ára todos os capacitores lá embutidos, os terminais positivos são independentes.

TENSÃO MÁXIMA DE TRABALHO 

Além do seu valor de capacitância, o componente tem ainda outro importante parâmentro a ser considerado, e que deriva do próprio material empregado como dielétrico. Dependendo do material isolane usado para separar internamente as placas do capacitor, o componente pode resistir a tensões máximas diferentes. Os capacitores não eletrolíticos (não polarizados) podem, aguentar tensões mais altas.

O capacitor NÃO PODE ser ligado a uma tensão superior à sua máxima voltagem de trabalho. Se em seu corpo está marcado 16 volts, não pode ligar sob 30 volts, pois o componente vai queimar. O tamanho do componente também é diretamente proporcional à tensão máxima do trabalho. Em dois capacitores de igual valor, aquele capaz de suportar maior tensão, será também maior fisicamente.

Capacitores com tensões máximas de trabalho superiores à voltagem presente nos pontos onde serão ligados seus terminais, podem ser utilizados sem medo, de modo geral. Assim se um determinado circuito pede um capacitor para 100v, um componente para 250v (desde que apresente a mesma capacitância) pode substituir sem problema. Uma margem de segurança bastante confiável é usar sempre um capacitor com tensão máxima de trabalho equivalente ao dobro da tensão realmente prensente sobre os terminais. Isso garante que o componente trabalhará folgado.

Quanto aos eletrolíticos, como na verdade eles só se tornam capacitores reais a partir do momento em que são submetidos à tensão, para que o efeito eletrolítico gere a camada isolante de óxido sobre a armadura positiva interna, não é recomendável a utilização de componente para tensão muito maior do que a realmente presente sobre seus terminais. Como regra geral podemos considerar que a tensão de trabalho real não deve ser inferior a 10% da tensão marcada sobre a peça. Assim, num circuito onde a tensão real seja menor que 6v, um capacitor eletrolítico para 60v ou mais, provavelmente não funcionará corretamente.

Os capacitores também têm suas deficiências, geradas por dificuldades industriais, como a chamada FUGA DE CORRENTE, que ocorre devido ao fato de não haver um isolante perfeito e absoluto. Assim por melhor que seja, todo dielétrico permitirá uma certa passagem de corrente capaz de descarregar o capacitor, ainda que ele não esteja sendo usado depois de seu carregamento. Nos componentes não eletrolíticos, normalmente essa fuga é menor que pode ser desprezada, para efeito prático, já nos eletrolíticos a fuga é substancial e mensurável, devendo ser levado em conta quando calcularmos os valores para determinadas aplicações circuitais mais rígidas.

A CONSTANTE DE TEMPO (O capacitor como temporizador)

Talvez ainda mais importante do que o poder de armazenar carga elétrica, seja a possibilidade de se usar o componente como autêntico temporizador, uma vez que ele pode retardar uma mudança de tensão emum determinado ponto de um circuito. O tempo que o capacitor leva para atingir determinada tensão de carga obedece a uma curva conhecida como constante de tempo. Um valor alto de capacitância, leva mais tempo apra se encher com elétrons, depois de devidamente carregadi, o capacitor segura essa carga, que pode, então ser utilizada mais cedo ou mais tarde. Para descarregar o capacitor, precisamos ligar seus terminais através de um circuito ou componente, que determine um percurso à corrente e que eventualmente gaste essa corrente de descarga.

ASSOCIANDO CAPACITORES (Serie e Paralelos)

Por vezes, obrigam-nos à realização de juntar componentes na busca de valores específicos, seja na tentativa de obter parâmetros não encontráveis em apenas um componente. As associações, a ligação em série constitui em enfileirar capacitores e a ligação em paralelo, refere-se a conectálos lado a lado. 

Capacitores em Série

Capacitores em paralelo

Capacitores em série (enfileirados) podem ser a partir de dois ou quantos queiramos, no caso de dois capacitores em série de 100n o resultado final será 50n, já os capacitores em paralelo o resultado final será 200n. Associação mista (série/paralelo) teremos o final de 40n. Quando se liga em série os capacitores formam um valor sempre inferior ao valor do menor capacitor do conjunto.

Os capacitores também são fornecidos comercialmente, em SÉRIE ou conjunto de valores que, a partir das normais tolerância, que é a diferença percentual admintida pelo próprio fabricante, entre o valor real e o valor nominal da peça, permitem ao usuário encontrar qualquer valor de capacitância para aplicação em circuitos críticos ou não críticos.

Na série mais comum podemos encontrar valores de capacitores em múltiplos e sub-múltiplos decimais, é a de 12 itens:  10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82. Tais números são apenas as bases para a determinação dos valores. 

Números básicos 10: 1pF, 10pF, 100pF, 1nF, 10nF, 100nF, 1uF, 10uF, 100uF, 100uF,

Números básicos 22: 2p2F, 22pF, 220pF, 2n2F, 22nF, 220nF, 2u2F, 22uF, 220uF, 2200uF,

Números básicos 47: 4p7F, 47pF, 470pF, 4n7F, 47nF, 470nF, 4u7F, 47uF, 470uF, 4700uF,

Essa mesma sequência de múltiplos e sub-múltiplos, sempre na base 10, é obtida com qualquer dos outros números básicos citados na sequência acima. No dia a dia da eletrônica usamos capacitores com valores muito menores que 1Farad, tornou-se então inevitável o uso de sub-múltiplos do Farad, inclusive para escrever os valores de capacitância normalmente usados. Os sub-múltiplos mais usados são:

MICROFARAD - A milionésima parte de um farad (uF).

NANOFARAD - A milésima milionásima parte de um farad (nF)

PICOFARAD - A milionésima milionésica parte de um farad (pF)

Ocorre porém que mesmo tais sub-múltiplos, em muitas aplicações práticas, continuam grandes demais. Para simplificar notação, adotamos muitas vezes frações decimais desses sub-múltiplos. Antigamente era convencional o uso da sub-unidade microfarad, o que obrigava quase sempre, a notação a ser feita com zero virgula zero, zero, qualquer coisa... É possível que ainda encontre no varejo, componentes marcados por esse sistema já considerado arcaico de notação:

0,1uF (notação antiga)    .1uF (sistema americano antigo)     100n (notação moderna)

0,022uF (notação antiga)    .022uF (sistema americano antigo)     22nF (notação moderna)

0,001uF (notação antiga)    .001uF (sistema americano antigo)     1nF (notação moderna)

É frequente que ao lado dos sub-múltiplos suja ainda a abreviação "K", sigla que significa "mil vezes". Assim, um simples capacitor, cujo valor é de UM CENTÉSIMO DE MILIONÉSIMO DE FARAD, pode ter seu valor escrito e lido das sefuintes maneiras:

0,01uF - zero, virgula zero um microfarad.

.01uF - ponto zero um microfarad.

10nF - dez nanofarad.

10KpF - dez mil picofarad

Tem que se acostumar a fazer as conversões dos valores entre os vários sub-múltiplos ou notações utilizadas. Um pouco de atenção, junto com noções mínimas de matemática, ajuda a vencer essas dificuldades. Para os capacitores de alto valor, normalmente é usado, na notação, o maior sub-múltiplo de aplicação prática, ou seja: o microfarad, se encontrará no varejo, capacitores com valores de acordo com o exemplo a seguir:

10uF (dez microfarad)

47uF (quarenta e sete microfarad)

100uF (cem microfarad)

330uF (trezents e trinta microfarad)

1000uF (mil microfarad)

Hoje em dia até o F de farad não é mais utilizado na moderna marcação. Porque uma vez identificado o componente num esquema pelo seu simbolo, e tendo ficado óbvio que ele é um capacitor, é obvio também que a unidade de medição será o farad, tornando-se portanto desnecessária a escrita F.

1n também pode ser (0,001uF), (.001uF),  (1KpF), (1nF)

2n2 também pode ser (0,0022uF), (.0022uF),  (2,2KpF), (2,2nF)

5p6 também pode ser (5,6pF)

4u7 também pode ser (4,7uF)

Quando precisamos de um capacitor de valor relativamente elevado, normalmente utilizamos um eletrolítico. Entretanto, os capacitores desse tipo são obrigatoriamente polarizados, devendo trabalhar unicamente em aplicações onde sua condição normal é submetida a positivo e negativo bem definidos. Se precisarmos de um capacitor de alto valor, e NÃO POLARIZADO, capaz de suportar tensões de trabalho mais elevadas do que as disponíveis nos componentes comerciais, a coisa fica complicada. Um truque simples pode resolver tais problemas, empilhando dois capacitores eletrolíticos (ligando0os em série), terminal negativo com terminal negativo, obtemos um capacitor resultante, cujo valor será determinado pela formula da associação em série e cuja a tensão máxima de trabalho será representado pela soma das tensões suportáveis por cada um dos capacitores enfileirados. Um exemplo de dois capacitores eletrolítico de 100u x 16v transformam-se em 50u x 32v. outro exemplo é um capacitor de poliéster de 22n x 250v em série, resultam 11n x 500v.

CAPACITORES VARIÁVEIS E AJUSTÁVEIS

imagem: dicas do zébio

Os capacitores entram no circuito com valores fixos, existem funções específicas que requerem o uso de capacitores variáveis ou ajustáveis. Embora as séries e tolerâncias de valores nominais nos capacitores fixos possam prover todas as necessidades circuitais práticas, alguns circuitos precisam oferecer ao usuário a possibilidade do ajuste contínuo e direto do valor de um capacitor (sintonia de estações de rádio AM e FM).

Os capacitores variáveis metálicos, é um modelo já meio ultrapassado, mais ainda utilizado em muitos circuitos de rádio, para sintonia. Apresenta um conjunto de lâminas metálicas fixas, regularmente espaçadas, entre as quais gira um outro conjunto, formado por lâminas metálicas móveis, acopladas mecanicamente a um eixo de comando, ao ser girado o eixo de atuação, as placas móveis podem ser mais ou menos enfiadas entre as placas fixas, mudando assim, dentro de certa faixa máxima e mínima, a capacitÂncia geral do componente. Assim, por exemplo, um capacitor variável de 30-300p pode ter seu valor ajustado momentaneamente desde 30p até 300p, passando tal ajuste por todos os valores intermediários.

Utilização prática do capacitor variável, para efeturar a variação na capacitância, existem dois métodos macanicamente válidos. Um deles é acoplar-se um knob (botão) diretamente ao eixo, para facilitar o manuseio, esse método portanto, por razões fáceis de intuir, proporciona uma atuação um tanto brusca do giro, para uma possibilidade de ajuste mais suave, permitindo um ajuste fino da capacitância, convém usar-se uma demultiplicação do giro, através de um sistema de polia/correia. Um grande giro no knob proporciona um pequeno giro de eixo ca capacitor variável, permitindo ajustes minuciosos, muitos dos aparelhos de rádios Am ou FM, usam modernos receivers, usam tal sistema de acionamento para os capacitores variáveis.

Capacitores variáveis mini Os modernos receptores de rádio, ultra-portáteis, tipo walkman e coisas assim, requerem uma intensa miniaturização em tofos os seus componentes. Assim existem os componentes com corpo pláticos, miniaturizados ao máximo, próprios para os rádios, para ganhar capacitância usando lâminas ou placasmuito pequenas, o dielétrico deve ser altamente isolante, assim, no lugar de ar, os capacitores variáveis mini apresentam, entre as lâminas fixas e móveis, películas plásticas finíssimas.

Imagem: miniInstituto Newton C. Braga

Nesses componentes, para facilitar as inúmeras funções que um capacitor variável deve exercer num circuito típico de rádio receptor, estão embutidos mais de um capacitor variável, comandados pelo mesmo eixo. Pelo símbolo ao lado da cara do componente, dá para intuir que os dois variáveis contidos no componente são acionados pelo mesmo eixo, alterando suas valor proporcionalmente em conjunto. Se numa aplicação mais simples, necessitarmos de um simples variável, podemos usar então apenas os terminais A e B ou C e B, ignorando eletricamente o outro lado do capacitor.

Tem ainda mais um outro tipo de capacitor, cujo valor pode ser modificado, em aplicações que requeiram ajustes semi-fixos. Trata-se do TRIMMER, nesse componente, duas placas metálicas são saparadas por um dielétrico de mica, de modo que, ao giro de um parafuso central, as placas metálicas possam afastar-se ou aproximar-se, alterando assim, dentro de certa faixa, o valor de capacitância proporcinado pelo trimmer.

Por Gricer Bento 

Técnico em Eletrônica e Informática 

Instagram: https://www.instagram.com/gricerbento/

Proprietário/Técnico da Griço Eletrônica desde de 2001.