aula 8 - ee - capacitores

Eletricidade e Eletrônica

Prof. Guilherme Nonino Rosa- Técnico em Informática pela ETESP – Escola Técnica de

São Paulo

- Graduado em Ciências da Computação pela Unifran –

Universidade de Franca no ano de 2000.

- Licenciado em Informática pela Fatec – Faculdade de

Tecnologia de Franca no ano de 2011.

- Pós-Graduado em Tecnologia da Informação aplicada

aos Negócios pela Unip-Universidade Paulista no ano de

2012.

- Pós-Graduando em Docência no Ensino Superior pelo

Centro Universitário Senac.

Atuação:

- Docente da Faculdade Anhanguera desde Fevereiro /

2013

- Tutor EAD Anhanguera Educacional desde Maio /

2014

- Docente do Senac – Ribeirão Preto desde

fevereiro/2012.

- Docente do Centro de Educação Tecnológica Paula

Souza, na Etec Prof. José Martimiano da Silva e Etec

Prof. Alcídio de Souza Prado desde fevereiro/2010.

Contatos:

Prof. Guilherme Nonino Rosa

[email protected]

[email protected]

http://guilhermenonino.blogspot.com

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

http://guilhermenonino.blogspot.com/

PEA –Plano de Ensino e

Aprendizagem

PEA.pdf

PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM

EMENTA

• Eletrização e cargas elétricas.

• Quantização de cargas.

• Campo, potencial e diferença de potencial.

• Corrente elétrica.

• Componentes elétricos básicos: capacitor, resistor e

indutor.

• Carga e descarga de um capacitor - circuito RC.

• Dispositivos semicondutores: diodos e transistores.

Objetivos

Conhecer os conceitos básicos de

eletricidade e eletrônica, seus

componentes básicos: capacitor,

resistor, indutor, diodos e

transistores.

Procedimentos Metodológicos

• Aula expositiva

• Exercício em classe

• Aula prática.

Sistema de Avaliação

1° Avaliação - PESO 4,0

Atividades Avaliativas a Critério do Professor

Práticas: 03

Teóricas: 07

Total: 10

2° Avaliação - PESO 6,0

Prova Escrita Oficial

Práticas: 03

Teóricas: 07

Total: 10

Bibliografia Padrão

1) BOYLESTAD, Robert L.. Introdução à Análise de Circuitos.. 10ª

ed. São Paulo: Pearson, 2006.

Bibliografia Básica Unidade

Faculdade Anhanguera de Ribeirão Preto (FRP)

1) RAMALHO JR, F. Os Fundamentos da

Física. 9ª ed. São Paulo: Moderna, 2007.

2) HALLIDAY, David. Física 3. 5ª ed. Rio de

Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos,

2004.

Semana n°. Tema

1 Apresentação da Disciplina e Metodologia de Trabalho.

Conceitos básicos de Eletricidade

e Eletrônica.

2 Eletrização e Cargas Elétricas.

3 Quantização de Cargas.

4 Campo, Potencial e Diferença de Potencial.

5 Campo, Potencial e Diferença de Potencial.

6 Corrente Elétrica.

7 Componentes Elétricos Básicos: Capacitor, Resistor e

Indutor.

8 Componentes Elétricos Básicos: Capacitor, Resistor e

Indutor.

Cronograma de Aulas

Semana n°. Tema

9 Atividades de Avaliação.

10 Laboratório - Instrumentação.

11 Laboratório - Instrumentação.

12 Carga e Descarga de um Capacitor - Circuito RC.

13 Circuito RC.

14 Circuito RC.

15 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.


Cronograma de Aulas

Semana n°. Tema


18 Prova Escrita Oficial

19 Exercícios de Revisão.

20 Prova Substitutiva.

Cronograma de Aulas

Capacitor são componentes que em um circuito

armazenam energia e sua tensão se torna igual da

fonte de alimentação a qual esta conectado .

Capacitor

FUNÇÕES DO CAPACITOR NO CIRCUITO ELETRÔNICO

Os capacitores podem ser usados com filtro de fonte de

alimentação, transformando corrente pulsante em contínua e

também servem para bloquear C.C. e deixar passar apenas C.A.

Quanto maior o valor do capacitor ou a frequência da C.A., mais

fácil para passar pelo capacitor. Também são usados para

sintonizar determinados circuitos.

FIGURA 10.3 Circuito simples com duas placas.

Este element é constituído apenas por duas placas condutoras paralelas separada pelo

vácuo ou por um material isolante (dielétrico).

Capacitância é uma medida de quantidade de carga que o capacitor pode armazenar em

suas placas.

onde A é a área das placas em metros quadrados; d é a distância entre as placas em metros e o

comprimento do núcleo em metros e εr é a permissividade relativa (depende do isolante ou

dielétrico).

Capacitância: (em Farad, F) d

Aε=C r

12-8,85x10

Capacitância

FIGURA 10.4 Michael Faraday.

Um grande cientista experimental, que nunca

recebeu educação formal, começou sua carreiracomo técnico de laboratório do Royal Institute,em Londres. Interessado no estudo dainteração entre campos elétricos e magnéticosdescobriu a lei da indução, a partir daobservação de que campos magnéticosvariáveis no tempo produzem campos elétricos(princípio em que se baseiam os geradoreselétricos, utilizados até hoje). Descobriutambém as correntes auto-induzidas eintroduziu os conceitos de linhas e campos deforça magnética. Recebeu mais de cemprêmios acadêmicos e científicos, tendo setornado um Fellow da Royal Society aindamuito jovem, aos 32 anos.

CAPACITÂNCIA (VALOR DOS CAPACITORES)

É a propriedade do capacitor em armazenar cargas elétricas, quando

aplicamos uma tensão nos seus terminais. É medida em Farad (F). Porém

esta unidade é muito grande e na prática apenas são usadas as

subunidades abaixo:

1 - Microfarad (μF) – É a maior unidade, sendo usada nos

capacitores de alto valor (eletrolíticos)

2 - Nanofarad (nF ) ou (KpF) – É mil vezes menor que o μF,

sendo usada nos capacitores comuns de médio valor.

3 - Picofarad (pF) – É um milhão de vezes menor que o μF,

sendo usada nos capacitores comuns de baixo valor.

Como a relação entre elas é mil, basta levar a vírgula três casas para a

esquerda ou para a direita:

Ex: 0,033 µF = 33 nF ; 1.500 pF = 1,5 nF ; 100 nF = 0,1 µF

Capacitor

FIGURA 10.10 Estrutura básica de um capacitor de mica.

Tipos de Capacitores

Mica

Construído basicamente por placas

de micas separadas por lâminas

metálicas, que constituem as

placas. Estas são conectadas a

dois terminais, como vemos na

figura ao lado. A área total é a área

de uma das lâminas multiplicada

pelo número de lâminas do

dielétrico.

FIGURA 10.11 Capacitores de mica. (Cortesia da Custom Electronics Inc.)

O processo de enrolar a mica, obtendo

um formato de capacitor cilíndrico, se

deve ao processo pelo qual as impurezas

solúveis que contaminam a mica natural

são removidas, resultando em uma

estrutura semelhante ao papel.


FIGURA 10.12 Capacitores de disco de cerâmica: (a) fotografia; (b) estrutura interna.


CerâmicaPossuem internamente um lâmina de cerâmica. São usados em circuitos que

trabalham com altas frequências. A maioria dos capacitores de cerâmica usados

nos aparelhos eletrônicos possuem baixa capacitância, de alguns picofarads até

cerca de 2µF e com tensões altas de 5000V ou mais.

FIGURA 10.17 Capacitor de filme de poliéster.


Filme de Poliéster É formado internamente por

uma tirinha de poliéster

enrolada com duas tirinhas

de papel metálico. Estes

capacitores possuem valor

médio, geralmente entre 1

nanofaraf (nF ou kpF) a 2,2

microfarad (µF). Não tem

polaridade e são usados nos

circuitos que trabalham em

frequências mais altas.

Antigamente estes

capacitores possuíam anéis

coloridos no corpo, sendo

chamados de "zebrinha".

Hoje em dia este tipo não é

mais usado.

Estes tipos possuem alta

capacitância (valor) e são

polarizados. Eles vêm com o

valor indicado em microfarad

(µF). São usados em filtros ou

acoplamento em circuitos de

baixa frequência ou em circuitos

temporizadores. De acordo com

a posição dos terminais do

capacitor eletrolítico, podemos

classificá-lo em radial ou axial.

Possuem uma faixa no corpo

que na maioria dos casos indica

o pólo negativo dele.

Eletrolítico


TENSÃO DE TRABALHO

É a máxima tensão que o capacitor pode receber nos seus terminais sem

estourar. No circuito o capacitor sempre trabalha com uma tensão menor

que a indicada no corpo dele. Na troca de um capacitor, sempre o faça por

outro com a mesma tensão ou com tensão superior.

FIGURE 10.14 MONOLITHIC CHIP CAPACITORS. (COURTESY OF VITRAMON, INC.)

Robert L. Boylestad

Introductory Circuit Analysis, 10ed.

Copyright ©2003 by Pearson Education, Inc.

Upper Saddle River, New Jersey 07458

All rights reserved.


Monolítico

São capacitores com estruturas de

um único módulo, utilizado em

circuitos híbridos(CI´s).

FIGURE 10.19 VARIABLE AIR CAPACITORS. [PART (A) COURTESY OF JAMES MILLEN MANUFACTURING CO.; PART (B)

COURTESY OF JOHNSON MANUFACTURING CO.]

Robert L. Boylestad

Introductory Circuit Analysis, 10ed.

Copyright ©2003 by Pearson Education, Inc.




Alguns capacitores variáveis

utilizam como dielétrico o ar. A

capacitância é modificada girando

o eixo, o que faz variar a área

comum às placas fixas e móveis.

Capacitores variáveis.

FIGURE 10.20 DIGITAL READING CAPACITANCE METER. (COURTESY OF BK PRECISION, MAXTEC INTERNATIONAL CORP.)Robert L. Boylestad

Introductory Circuit Analysis, 10ed.Copyright ©2003 by Pearson Education, Inc.



Medidas e testes

Utilizado para medir a capacitância,

bastando conectar o capacitor aos

terminais do aparelho, obedecendo a

polaridade correta.

Identificamos também o estado de um

capacitor, efetuando testes de leitura de

resistência, quando a mesma estiver baixa

ou zerada, o capacitor estará defeituoso.

O valor do capacitor,"B", é de 3300 pF (picofarad = 10-12 F) ou 3,3 nF

(nanofarad = 10-9 F) ou 0,0033 µF (microfarad = 10-6 F).

No capacitor "A", devemos acrescentar mais 4 zeros após os dois primeiros

algarismos. O valor do capacitor, que se lê 104, é de 100000 pF ou 100 nF

ou 0,1µF.

Fazendo leitura de um capacitor

Capacitores usando letras em seus valoresO desenho ao lado, mostra capacitores que

tem os seus valores, impressos em

nanofarad (nF) = 10-9F. Quando aparece no

capacitor uma letra "n" minúscula, como um

dos tipos apresentados ao lado por exemplo:

3n3, significa que este capacitor é de 3,3nF.

No exemplo, o "n" minúsculo é colocado ao

meio dos números, apenas para economizar

uma vírgula e evitar erro de interpretação de

seu valor.

Multiplicando-se 3,3 por 10-9 = ( 0,000.000.001 ), teremos 0,000.000.003.3 F. Para

se transformar este valor em microfarad, devemos dividir por 10-6 = ( 0,000.001 ),

que será igual a 0,0033µF. Para voltarmos ao valor em nF, devemos pegar

0,000.000.003.3F e dividir por 10-9 = ( 0,000.000.001 ), o resultado é 3,3nF ou

3n3F.

Para transformar em picofarad, pegamos 0,000.000.003.3F e dividimos por 10-12,

resultando 3300pF. Alguns fabricantes fazem capacitores com formatos e valores

impressos como os apresentados abaixo. O nosso exemplo, de 3300pF, é o primeiro

da fila.

Note nos capacitores acima, o aparecimento de uma letra

maiúscula ao lado dos números. Esta letra refere-se a

tolerância do capacitor, ou seja, o quanto que o capacitor

pode variar de seu valor em uma temperatura padrão de 25°

C. A letra "J" significa que este capacitor pode variar até ±5%

de seu valor, a letra "K" = ±10% ou "M" = ±20%.

Códigos de tolerâncias de capacitância.

Coeficiente de temperatura "TC"

Define a variação da capacitância dentro de uma determinada

faixa de temperatura. O "TC" é normalmente expresso em % ou

ppm/°C ( partes por milhão / °C ). É usado uma sequência de

letras ou letras e números para representar os coeficientes.

Os capacitores ao lado são de

coeficiente de temperatura linear

e definido, com alta estabilidade

de capacitância e perdas

mínimas, sendo recomendados

para aplicação em circuitos

ressonantes, filtros, compensação

de temperatura e acoplamento e

filtragem em circuitos de RF.

Na tabela abaixo estão mais alguns coeficientes de temperatura e as

tolerâncias que são muito utilizadas por diversos fabricantes de

capacitores.

Outra forma de representar coeficientes de temperatura

Os coeficientes são também representados

exibindo sequências de letras e números,

como por exemplo: X7R, Y5F e Z5U. Para um

capacitor Z5U, a faixa de operação é de

+10°C que significa "Temperatura Mínima",

seguido de +85°C que significa

"Temperatura Máxima" e uma variação

"Máxima de capacitância", dentro desses

limites de temperatura, que não ultrapassa -

56%, +22%.

Capacitores de Poliéster Metalizado usando código de coresNo capacitor "A", as 3 primeiras cores

são, laranja, laranja e laranja,

correspondem a 33000, equivalendo a

33 nF. A cor branca, logo adiante, é

referente a ±10% de tolerância. E o

vermelho, representa a tensão nominal,

que é de 250 volts.