Capacitor

Junto com o resistor, o capacitor é um dos mais importantes componentes, sempre encontrado em quantidade relativamente grande, em todo e qualquer circuito eletrônico. Em essência, um capacitor é constituído a partir de duas placas condutoras separadas por meio isolante. As placas condutoras são chamadas de armaduras, enquanto que o meio isolante que as separa é chamada de dielétrico. As placas condutoras são dotadas de terminais também metálicos, aos quais podemos realizar ligações e conexões diversas. Quanto ao dielétrico, na prática, qualquer material isolante pode ser industrialmente usado na sua confecção. Assim encontramos, na prática, capacitores dielétricos de poliéster, cerâmica, mica, óleo, vidro ou mesmo ar.

A presença do material isolante entre as placas do capacitor, impede a passagem de corrente contínua, es esta for aplicada aos terminais do componente. Sua construção e princípios elétricos permitem que o componente armazene energia nas suas placas. O capacitor serve para retardar ou temporizar (voltagem) em determinado ponto de um circuito.

Estando o capacitor em repouso, ambas as suas placas têm 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 do capacitor assume carga positiva em relação à outra placa. O terminal negativo das pilhas, por sua vez, tem elétrons sobrando, que são então fornecidos à outra placa do capacitor. Assim, após um certo tempo, o capacitor assume uma carga elétrica, manifestada na forma de uma diferença de potencial (tensão) entre suas placas ou terminais. Esse tempo depende unicamente do próprio valor do capacitor. Assim, se esperarmos um pouco, após o ligamento do interruptor, podemos desliga-lo e retirar o capacitor do arranjo, que este guardará a diferença de potencial de 6 volts, com a qual se carregou.

Um capacitor pode armazenar cargas maiores ou menores na razão direta do tamanho das suas placas. Assim, quanto maior forem as superfícies das placas condutoras, mais carga o capacitor pode guardar. Também quanto mais isolante e fino for o dielétrico, maior valor de capacitância podemos obter no componente. Se o dielétrico fosse um isolante perfeito e também o meio onde o capacitor estivesse localizado fosse um absoluto isolante.

FARAD (UNIDADE DE CAPACITÂNCIA) – Usamos com frequência, o nome do cientista que descobriu importantes princípios, como indicador de grandezas inerentes e determinado tipo de componente ou comportamento dos circuitos. Assim a capacitância é convencionalmente medida em farad. Entretanto, da mesma forma que verificamos com os resistores, nem sempre a unidade de medição é de uso prático permanente. No caso dos capacitores, então a coisa é ainda mais evidente, já que um farad representaria a capacitância de um enorme componente. Devido ao fato da capacitância ser diretamente proporcional ao tamanho das placas. Na prática, usamos nos circuitos, capacitores de valores muito menores do que 1 farad. Assim, para fugir de notações com um monte de zeros depois da virgula, escrevemos os valores dos capacitores, no dia-a-dia usando sub-multiplos do farad. 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.

POLIÉSTER – Geralmente quadrado ou retangular, muitas vezes com faixas coloridas. São feitos de um filme de poliéster (plásticos) muito fino, metalizado em ambas as faces, enrolado de modo que uma grande área de placas possa se confrontar.

DISCO CERÂMICO – Como indica o nome, o dielétrico (isolante) utilizado é a cerâmica, contendo superfícies metálicas. O tamanho é pequeno e a forma é circular.

PLATE – Muito pequeno, geralmente apresentando valores baixos de capacitância.

SHICKO – Uma variante industrial do capacitor de poliéster.

POLICARBONATO – Também semelhante ao poliéster. Forma retangular, corpo um pouco mais espesso, geralmente apresentando capacitância um pouco mais elevada nas suas séries comerciais.

POLIESTIRENO – Pequeno, cilíndrico, baixos valores, usado na maioria das vezes em circuitos que envolvam parâmetros rígidos de alta frequência.

CAPACITORES ELETROLÍTICOS – Quando definimos a construção física dos capacitores, mostramos que o componente é formado por duas placas condutoras. Quando precisamos de capacitores maiores, esses isolantes não representam uma boa solução industrial. Nesses casos, a solução dos fabricantes foi o chamado capacitor eletrolítico, cujo dielétrico (miolo isolante) é formado quimicamente.

Tem um aspecto importante a ser considerado, contudo: pelas suas características eletro-químicas, os capacitores eletrolíticos são polarizados, seus terminais tem sinal positivo e negativo obrigatoriamente, não podendo serem ligados a tensões inversas, sob pena de inutilização do componente. Outra, a tensão máxima de trabalho dos capacitores eletrolíticos é, normalmente, mais baixa do que a esperada nos outros modelos. Seu corpo é geralmente 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 básico:

1.     Com terminais axias, o terminal positivo que sai da peça a partir da extremidade marcada com uma espécie de reentrância.

2.     Com terminais radias, os dois terminais saem do mesmo lado da peça, marcando-se o positivo com um comprimento maior.

A maioria dos eletrolíticos de uso corrente apresenta tensão de trabalho até 100V, porém existem também componentes para tensões maiores. Os eletrolíticos múltiplos, ou seja, numa só caneca são enfiados mais um capacitor, de modo que o envoltório metálico geral perfaz o papel de negativo para todos os capacitores lá embutidos.

TENSÃO MÁXIMA DE TRABALHO – Além do seu valor de capacitância, o componente tem ainda outro importante parâmetro a ser considerado, e que deriva do próprio material empregado com dielétrico, condicionando a sua aplicação em circuitos ou arranjos que trabalham sob tensões específicas. Dependendo do material isolante usado, o componente pode resistir a tensões máximas diferentes. Os capacitores não eletrolíticos (não polarizados) podem, normalmente, aguentar tensões mais altas. Podem ser obtidos, nesses modelos, capacitores que suportam até alguns milhares de volts. Tais capacitores, entretanto, devido às especiais exigências quanto ao dielétrico, apenas valores relativamente baixos.

Esse importante parâmetro tensão máxima de trabalho é sempre indicado pelo fabricante, no próprio corpo do componente, através de códigos específicos. De qualquer modo, alguns pontos são importantes à respeito, e devem ser sempre lembrados. Um capacitor não pode ser ligado a uma tensão superior `sua máxima voltagem de trabalho. Se no corpo do componente está marcado que ele é para até 16 volts, não o ligue sob 30 volts, pois o componente vai queimar.

O tamanho do componente também é diretamente proporcional à tensão máxima do trabalho. 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 determinado circuito pede um capacitor para 100V, um componente para 250V pode substituir o de 100V, sem problemas. Uma margem de segurança bastante confiável é usar-se sempre um capacitor com tensão máxima de trabalho equivalente ao dobro da tensão realmente presente sobre seus 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, 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 6 volts ou mais, provavelmente não funcionará corretamente.

Os capacitores também têm suas deficiências, geradas por dificuldades industriais praticamente intransponíveis. A principal deficiência dos capacitores é a chamada fuga de corrente. Essa fuga 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 esteja sem ser utilizado, após ter recebido carga. Nos componentes não eletrolíticos, normalmente essa fuga é tão pequena que pode ser desprezada, para efeitos práticos, na maioria das aplicações. Já nos eletrolíticos a fuga é substancial e mensurável, devendo ser levada em conta quando calculamos os valores para determinadas aplicações circuitais mais rígidos.

A CONSTANTE DE TEMPO – O capacitor como temporizador, talvez ainda mais importante do que o poder que tem de guardar uma carga elétrica, seja a possibilidade de se usar o componente como autêntico temporizador, uma vez que o capacitor pode retardar uma mudança de tensão em determinado ponto de um circuito. O tempo que o capacitor leva para assumir, na sua carga, uma certa tensão, é diretamente proporcional ao valor do resistor, quanto maior o valor do resistor, maior também o tempo que o capacitor leva para atingir determinada tensão. O tempo é também diretamente proporcional ao próprio valor do capacitor.

Basicamente esse fenômeno se deve ao seguinte: o resistor atrapalha a passagem da corrente, segurando os elétrons e fazendo com que eles, cheguem do capacitor, mais lentamente. Por outro lado, um valor alto de capacitância, leva mais tempo para se encher com elétrons.

Por Gricer Jr

Técnico da Griço Eletrônica e Informática