Eletrônica Para Eletricistas - Parte 5 (CUR7005)

Detalhes: Escrito por: Newton C. Braga

Componentes Passivos – Capacitores e Indutores

Continuamos nosso curso com mais alguns componentes passivos. Agora trataremos dos capacitores e alguns componentes indutivos como os indutores propriamente ditos e seus assemelhados como os transformadores.

CAPACITORES

Capacitores são componentes que têm por função armazenar energia elétrica. Os capacitores comuns são formados por duas peças de material condutor separadas por um material isolante. Quando uma tensão DC é aplicada entre estas placas condutores chamadas armaduras, ele fica carregado: uma armadura armazena cargas positivas e a outra armazena cargas negativas.

O material isolante, denominado dielétrico normalmente dá nome ao capacitor (mica, poiester, cerâmica, etc). A forma como os capacitores são construídos pode variar assim como o tamanho dependendo de quanto de carga se deseja que eles armazenem.

Tipos e Símbolos

Na figura 1 mostramos os principais símbolos adotados para representar os capacitores assim como os aspectos dos tipos mais comuns.

Também encontramos capacitores com invólucros SMD que podem ser confundidos com os resistores, pois são semelhantes. Para saber se é um capacitor ou um resistor num circuito precisamos consultar o diagrama ou ainda medí-lo.

As diferenças entre os tipos são impiortantes pois conforme o material usado como dielétrico podem se manifestar propriedades específicas que tornam os capacitores ideais para determinadas aplicações. Assim, enquanto os capacitores cerâmicos e de mica são indicados para circuitos de altas frequências, os de poliéster e eletrolíticos são indicados para aplicações em circuitos de corrente contínua e baixas frequências.

Especificações

Ao trabalhar com capacitores nos circuitos eletrônicos o eletricista deve estar atento as seguintes especificações destes componentes:

a) Capacitância

A capacitância é medida em farads. No entanto, os capacitores usados na maioria dos equipamentos eletônicos possui capacitâncias muito pequenas, muito menores que 1 farad, sendo normal o uso dos seus submultiplos.

Na tabela dada a seguir temos os submultiplos mais usados:

Unidade	Símbolo	Valor em Farads (F)
Microfarad	?F	0,000 001 F
Nanofarad	nF	0,000 000 001 F
Picofarad	pF	0,000 000 000 001 F

Assim como no caso dos resistores, alguns capacitores são pequenos demais para que seus valores sejam gravados de forma normal nos seus invólucros. Encontramos então as especificações destes componentes sob a forma de códigos que o leitor deve conhecer.

Um desses códigos é o de 3 dígitos. Este código é formado por 3 números ou dois números e uma letra. Para o caso de três números os dois primeiros formam o valor que deve ser serguido do número de zeros dado pelo terceiro algarismo ou multiplicado pelo prefixo indicado pela letra.

Exemplos:

10 n = 10 nF

47p = 47 pF

10³ = 10 000 pF = 10 nF

47⁴ = 470 000 pF = 470 nF

Abaixo de 100 pF, apenas dois dígitos são usados. Exemplo:

27 = 27 pF

b) Tensão de trabalho

A capacitância de um capacitor depende da distância entre as placas e da natureza do material usado como dielétrico. Quanto mais fino for o dielétrico, maior a capacitância, mas existe um problema que limita a espessura. Se o isolador for muito fino ele não consegue isolar tensões elevadas. Uma tensão acima de certo valor "fura" o dielétrico, provocando a queima do capacitor, já que ele perde sua capacidade de isolar no local em que isso ocorre. Assim, além da capacitância os capacitores também têm indicada a tensão máxima de tabalho normalmente especificada em valores contínuos como WVDC (Working Voltage DC).

Tipos

Os principais tipos de capacitores encontrados nos equipamentos eletrônicos são:

Capacitores eletrolíticos

Este tipo de capacitor usa folhas de alum/inio como armaduras e como dielétrico uma finissima camada de óxido que se forma sobre as folhas por um processo eletrolítico. Como esta camada é muito fina, podemos obter grandes capacitâncias em pequenos espaços. Assim, os capacitores eletrolíticos se caracterizam por sua capacitância elevada sendo encontrados em valores tipicamente de 0,5 a 100 000 uF ou mais. Os capacitores eletrolíticos são polarizados o que significa que existe uma armadura eu deve ficar sempre positiva em relação a outra. A marcação de polaridade é feita no próprio invólucro destes componentes conforme mostra a figura 2. Os capacitores eletrolíticos são indicados para circuitos de corrente contínua e baixas frequências.

Capacitores de tântalo

Os capacitores de tântalo são semelhantes aos eletroliticos no principio de fabricação exceto pelo fato do óxido que se forma ser de outro elemento: o tântalo. Como o óxido de tântalo tem uma constante dielétrica muito maior do que o óxido de alumínio é possível obter grandes capacitâncias em componentes de tamanho extremamente reduzidos. Os capacitores de tântalo também são polarizados.

Capacitores cerâmicos

Cerâmicas especiais como as de titânio, bario e outras são usadas como dielétricos destes capacitores que encontram aplicações em circuitos que vão de corrente contínua a altas frequências. O tipo mais comum é o disco cerâmico que pode ser encontrado com capacitâncias de 1 pF a 470 nF tipicamente.

Capacitores de poliester (filme)

Um outor tipo de plástico que é muito usado na fabricação de capacitores é o poliester que tanto pode dar origem aos tipos tubulares como planops. Este tipo de capacitor também não é recomendado para aplicações em frequências muito altas e pode ser encontrado numa faixa de valores de 1000 pF a mais de 10 uF.

Outros tipos

Muitos outros materiais que apresentam propriedades dielétricas importantes podem ser usados para fabricação de capacitores. Por exemplo, podemos usar a mica para fazer capacitores de alta precisão para instrumentos. Capacitores que usam dielétrico de papel embebido em óleo ainda são encontrado em equipamentos antigos.

Onde são encontrados

O eletricista deve estar familiarizados com muitos tipos de capacitores como os encontrados em motores de eletrodomésticos e outros. No entanto, os capacitores encontrados nos equipamentos eletrônicos, além de serem diferentes, podem ser encontrados numa variedade muito maior de tipos e tamanhos.

Os capacitores são usados em muitas funções importantes nos circuitos eletrônicos como por exemplo na determinação da freqüência de operação, em circuitos de filtros, em circuitos de tempo, na filtragem de correntes e sinais além de muitas outras. Podemos dizer que, depois dos resistores, os capacitores são os componentes que aparecem em maior quantidade nos equipamentos eletrônicos.

Como Testar

Um capacitor em bom estado deve se comportar como um isolante. Assim, quando medimos sua resistência com um multímetro, um capacitor em bom estado apresenta uma resistência infinita. Alguns capacitores de valores altos (acima de 10 uF) podem apresentar uma pequena resistência, denominada "de fuga" que é tolerada se for acima de 1 M ohms. No entanto, se qualquer resistência abaixo deste valor for medida o capacitor estará comprometido. Uma resistência nula indica um capacitor em curto e uma resistência em baixa indica um capacitor com fugas.

O teste com o multímetro não revela se ocapacitor está bom (com capacitância) a não ser quando ele tenha valores acima de uns 470 nF. Quando testamos estes capacitores a agulha do multímetro vai até perto de zero ao tocarmos as pontas de prova para depois voltar até marcar uma resistência próxima de infinito. Se este movimento não ocorrer dizemos que o capacitor está "aberto" ou "sem capacitância".

CAPACITORES VARIÁVEIS

Da mesma forma que no caso dos resistores, existem certas aplicações em que precisamos mudar a capacitância apresentada por um componente num circuito durante o seu funcionamento ou para efeitos de ajuste. Um exemplo está nos receptores de rádio em que variamos a capacitância de um componente para mudar sua freqüência de operação possibilitando assim a sintonia das diversas estações.

Símbolos e aspectos

Na figura 3 mostramos o símbolo usado para representar os capacitores variáveis e os aspectos dos principais tipos encontrados nos equipamentos eletrônicos.

Especificações

a) Capcitância

Capacitores variáveis e trimmers podem ser tanto especificados pela capacitância máxima que apresentam como pela faixa de capacitâancias que podem assumir. Assim, um trimmer de 3-30 pF é um trimmer que pode ser ajustado para ter capacitâncias entre 3 pF e 30 pF. A capacitância maior é obtida quando o componente está totalmente "fechado", ou seja, a maior área das armaduras se defronta.

b) Tipo

O tipo do capacitor variável ou trimmer é especificado pelo número de seções e pelo material usado como dielétrico. Assim, os capacitores antigos usam como dielétrico o próprio ar (não á nenhum material separando as armaduras) enquanto que tipos mais modernos usam plásticos.

c) Tensão

Em muitas aplicações é importante saber qualqu é a tensão máxima que podemos aplicar entre as armaduras do capacitor sem que ocorra o faiscamento ou o rompimento do material do dielétrico. Em especial, esta especificação é importante em transmissores onde tensões de até milhares de volts podem aparecer entre as armaduras de um capacitor.

Onde eles são encontrados

Capacitores variáveis são usados principalmente em circuitos de alta freqüência tais como receptores de rádio, telecomunicações, televisores, transmissores e em muitos outros onde sinais de frequências acima de 100 kHz estão presentes e precisam ser ajustadas.

Como testar

O teste mais simples consiste em se verificar se as armaduras estão isoladas uma das outras que é a condição principal para que eles funcionem. Podemos então testar um capacitor variável com o multímetro medindo sua resistência a qual deve ser infinita. Um capacitor com resistência nula está com as placas em curto, ou encostando uma nas outras.

BOBINAS OU INDUTORES

Bobinas, choques oun indutores são componentes formados por espiras de fios esmaltados em formas que podem ou não ter um núcleo de material ferroso. Os núcleos de materiais ferrosos podem ser ferrite, ferro doce, pó de ferro ou outros. A função de um indutor num circuito eletrônico é apresentar uma oposição a variações rápidas da corrente.

A indutância de um indutor é medida em Henry (H) sendo comum o uso de seus submúltiplos, o miliehenry (mH) e o microhenry (uH). O número de voltas de fio e a espessura do fio além das dimensões da bobina determinam a sua indutância. Existem três tipos básicos de indutores encontrados nos aparelhos eletrônicos: os choques de filtro que operam, com baixas frequências e são enrolados em formas com chapas de ferro doce como núcleo, os choques de uso geral para RF com indutâncias intermediárias e núcleos de ferrite e os choques de alta freqüência sem núcleo usados em circuitos de sintonia.

Símbolos e tipos

Na figura 4 mostramos os principais tipos de bobinas que encontramos nos equipamentos eletrônicos juntamente com os símbolos.

Veja que a linha que pode ser contínua ou interrompida, no símbolo, indica a presença ou não do núcleo e o seu tipo. Bobinas ajustáveis, que possuem núcleos que podem ser movidos no seu interior, também são encontradas em algumas aplicações.