Construa um Capacitor (ART1916)

Será que podemos construir componentes eletrônicos experimentais usando peças comuns encontradas em nossas casas? Se o leitor acha que não, podemos dizer que existem vários exemplos práticos que provam que isso é possível. Assim, neste artigo descrevemos a montagem de um capacitor de verdade com material simples.

A ideia que a maioria dos leitores deve ter dos componentes eletrônicos é que eles são fabricados com técnicas e materiais especiais e que por isso não podem ser reproduzidos em casa a partir de coisas comuns. E claro que isso é válido se pensarmos em termos de alta precisão e alto grau de miniaturização, ou ainda em elementos semicondutores sofisticados.

No entanto, se levarmos em conta que em alguma época houve uma primeira vez que alguém fez um componente, pois não havia fábricas, o nosso ponto de vista se modifica. Assim, para o caso de resistores, capacitores, diodos etc., existe a possibilidade de voltarmos ao passado e construirmos em nossa própria casa tais componentes e com eles realizar algumas experiências interessantes.

Não resta dúvida que isso serve de ponto de partida para um interessante trabalho de pesquisa ou mesmo para demonstrações em feiras de ciências.

O CAPACITOR

Nossa proposta é a construção de um capacitor. Como a maioria dos leitores sabe, um capacitor é um dispositivo que se destina a armazenar cargas elétricas.

O primeiro capacitor foi a garrafa de Leyden (nome da universidade em que foi construído), que consistia numa simples garrafa de vidro com folhas de metal do lado de dentro e de fora, formando as armaduras.

A Garrafa de Leyden

E claro que com a evolução da tecnologia os processos de fabricação de capacitores foram evoluindo, tanto que atualmente eles obedecem a construções de alta qualidade e precisão. Embora toda essa evolução tenha ocorrido, o princípio básico para construção de um capacitor permanece o mesmo: dois materiais condutores separados por um isolante.

Partindo então deste princípio, existem muitas maneiras de fazermos nosso próprio capacitor.

O que determinará a quantidade de carga que ele pode armazenar é o tipo de material usado como isolante, sua espessura e as dimensões das placas de material condutor.

Para obter maior superfície de armaduras ou placas condutoras optamos por uma técnica que consiste em enrolá-las, levando-nos ao tipo de capacitor conhecido como “tubular”. Capacitores de papel, óleo, poliéster, policarbonato são encontrados no comércio com este tipo de construção.

Usando uma folha de plástico comum e folhas de alumínio podemos facilmente construir nosso próprio capacitor, conforme se segue.

CONSTRUÇÃO

A construção não é crítica, assim as dimensões que damos servem apenas de sugestão. Tamanhos maiores significarão maior capacitância e portanto maior quantidade de cargas armazenadas.

Na figura 1 temos então as dimensões das peças que devem ser usadas. Cortamos duas tiras de plástico, duas tiras de papel alumínio (do tipo usado em cozinha) e dois pedaços de fio desencapado, que serão os terminais.

Figura 1 – As peças

Depois de termos à disposição estas peças, devemos enrolar o conjunto alternadamente, conforme mostra a figura 2, começando com a colocação dos fios (terminais).

Figura 2 – Disposição das partes

Na figura 3 temos o aspecto que vai adquirindo o componente experimental à medida que o formos enrolando.

Figura 3 – Enrolando o capacitor

Depois de enrolado completamente, devemos prender os extremos ou então blindar. Para isso, podemos usar fita adesiva, fita crepe ou mesmo fita isolante.

E importante que ao enrolar o conjunto permaneça bem apertado, para que não haja perigo dos fios terminais escaparem.

Para carregar o capacitor devemos montar um circuito especial de alta tensão contínua. Este circuito é mostrado na figura 4.

Figura 4 – O circuito de carga

O resistor R1 pode ser de 1/8 ou ¼ W e seu valor ficará entre 47 k e 100k. O diodo é do tipo 1N4004 se a rede for de 110 V; para 220 V você deve usar o BY127 ou 1N4007. Os resistores R1 e R2 devem ser iguais.

Para carregar o capacitor, basta ligar a unidade na tomada e encostar os fios com garras nos terminais do capacitor por. alguns segundos. Retirando com cuidado o capacitor e curto-circuitando seus terminais teremos a descarga (figura 5).

Figura 5 – A descarga

Esta descarga é acompanhada de um pequeno estalo que tem uma intensidade que depende da capacidade de armazenamento de seu capacitor.

Se você segurar nos terminais do capacitor ainda carregado deve receber um pequeno choque.

Após cada descarga, o capacitor deve ser recarregado para que a experiência possa ser repetida.

Outra experiência de descarga é mostrada na figura 6, utilizando uma lâmpada neon. Ligando em série com a lâmpada um resistor de 470 k a 1M a descarga pode ser mais lenta, quando então a lâmpada ficará acesa por alguns segundos.

Figura 6 – Acendendo uma lâmpada neon

Finalmente, na figura 7 temos uma montagem eletrônica experimental em que o capacitor pode ser usado.

Figura 7 – Oscilador com o capacitor caseiro

Trata-se de um oscilador de áudio em que o som do alto-falante é determinado pelas características do capacitor construído experimentalmente. A montagem em ponte de terminais é mostrada na figura 8.

Figura 8 – Montagem em ponte de terminais

A alimentação do circuito vem de duas pilhas pequenas e o ajuste da tonalidade do som obtido é feito em P1, o potenciômetro de 100 k.

Veja que substituindo o capacitor experimental por capacitores comuns de 1 nF a 1 uF poderemos encontrar um de mesmo valor, quando o som emitido será de mesma frequência. Com este procedimento podemos determinar então qual é a capacitância do capacitor construído experimentalmente.

Os transistores Q1 e Q2 podem ser substituídos por equivalentes como: BC548 = BC237, BC238, BC547 etc. BC558 = BC557, BC559, BC307, BC308 etc.

A tensão máxima de Carga do capacitor experimental é da ordem de 200 volts, dependendo da espessura do plástico usado. Se o leitor não conseguir plástico para fazer a experiência, pode trocá-lo por tiras de papel, caso em que a capacitância do capacitor será menor.