Capacitores - UEL Portal - Universidade Estadual de … · Figura 2 – Valores nominais de...
Transcript of Capacitores - UEL Portal - Universidade Estadual de … · Figura 2 – Valores nominais de...
Capacitores
Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Sumário
1. Introdução
2. Capacitores
3. Classificações de capacitores3. Classificações de capacitores
4. Especificação de capacitores
5. Associação de capacitores
6. Exercícios propostos
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 2
1. IntroduçãoCapacitor
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 3
Armaduras
1. Introdução
-
-
++
+
i
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 4
-
-
-
++
_+ V
1. Introdução
++
+-
-
ii
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 5
++
-
-
-
+ V_
1. Introdução
++
+
--
-
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 6
++
--
+ V_
1. Introdução
++
+
--
-
Qi=0
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 7
++
--
+ V_
1. Introdução
+ -
-
+
+
Q-
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 8
+-+
-
1. Introdução
+ -
-
Q+
+
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 9
+-
-
-
+
i
1. Introdução
Q = 0
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 10
i = 0
1. Introdução
CcteV
Q== .C
Onde:
Capacitância
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 11
+ V_
+ Q_
Onde:
C = Capacitância [ F ];
Q = Carga no capacitor [ C ];
V = Tensão no capacitor [ V ].
1. Introdução
A capacitância de um capacitor depende:
• das dimensões (áreas) das armaduras;
• do dielétrico utilizado;
armadurasdasÁreaC α dielétricodoEspessuraCα
1
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 12
• da espessura do dielétrico (= distância entre as armaduras).
2. Capacitores
• São dispositivos que utilizam a propriedade da
capacitância para diversos fins:
•Armazenamento de energia (carga);
•Filtragem de sinais elétricos (retirada de
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 13
•Filtragem de sinais elétricos (retirada de
ruídos);
•Sensores de deslocamento;
•Implementação de osciladores;
•Sintonia de canais de áudio e vídeo.
3. Classificações de capacitores
Material utilizado Material utilizado
no dielétricono dielétrico
FormaForma
físicafísica
Variação da Variação da
capacitânciacapacitância
Tabela 1 – 3 tipos de classificações de capacitores
no dielétricono dielétrico físicafísica capacitânciacapacitância
��eletrolíticoeletrolítico
��de cerâmicade cerâmica
��a óleoa óleo
��tubulartubular
��discodisco
��planoplano
��fixofixo
��variávelvariável
��semisemi--variávelvariável
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 14
4. Especificação de capacitores
Propriedades principais para caracterizar um
capacitor:
•Valor nominal da capacitância em Farads;
•Tolerância, ou seja, a faixa de valores aceitáveis
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 15
•Tolerância, ou seja, a faixa de valores aceitáveis
da capacitância;
•Tensão de trabalho em corrente contínua que o
capacitor pode absorver sem sofrer ruptura (queima
do dielétrico com curto-circuito das armaduras).
4. Especificação de capacitores
Valor nominal (código de cores)
(a) (b)
1º algarismo = 2
2º algarismo = 7
Multiplicador = 10 1 pF
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 16
Figura 1 – Capacitor de poliéster: (a) representação de 270 pF com 10% de tolerância; (b) código de cores.
(b)
Tolerância = 10%
4. Especificação de capacitores
Valor nominal (capacitores a disco)
(a) (b) 104K
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 17
Figura 2 – Valores nominais de capacitores a disco: (a) especificações diretas; (b) código de números.
(b) 104KZ5P
4. Especificação de capacitores
Valor nominal (capacitores eletrolíticos)
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 18
Figura 3 – Capacitores eletrolíticos (possuem polarização)
4. Especificação de capacitores
100
(%)TolerânciaCC
CCC
nomnom
nomnomadmissível
×=∆
∆±=
Tolerância:
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 19
•Obs.: Quando a 4ª faixa for transparente (da
mesma cor do corpo do capacitor), então a
tolerância será de 20%.
4. Especificação de capacitores
Tensão de Trabalho:
•Em alguns capacitores utilizam-se 5 faixas no
código de cores (2 dígitos, 1 multiplicador, 1
tolerância e 1 de tensão de trabalho). Neste caso a
tensão de trabalho é igual ao algarismo X 100 V;
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 20
tensão de trabalho é igual ao algarismo X 100 V;
•Em alguns capacitores (disco) a tensão de trabalho
é fornecida por um código de letras e números;
•Nos capacitores eletrolíticos a tensão de trabalho e
a sua polaridade é gravada no corpo do capacitor.
5. Associação de capacitores
].[ 1Eqdt
dqi CC =
Inicialmente devemos lembrar que:
dt
].[ 2EqvCq CC ⋅=
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 21
5. Associação de capacitores
)( vCdt
di CC ⋅=
Aplicando a [Eq.2] em [Eq.1] teremos:
Equação do
Capacitor
].[ 3Eqdt
dvCi
dt
CC ⋅=
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 22
5. Associação de capacitores
Associação de capacitores em série:
i+ v1 - + v2 - + vN -
C1 C2 CN
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 23
vCEQ
5. Associação de capacitores
Associação de capacitores em série:
C1 C2 CN
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 24
vCEQ
+ V -i
5. Associação de capacitores
===
+++=⇒+++=
jj
jj
NN
NjparaC
i
C
i
dt
dvComo
dt
dv
dt
dv
dt
dv
dt
dvvvvv 21
21
,...,2,1,
......
Associação de capacitores em série:
∑
∑
=
=
=
==
N
j jEQ
N
j jEQ
jj
CCDisto
C
i
C
i
dt
dvTeremos
CCdt
1
1
11:
:
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 25
5. Associação de capacitores
Associação de capacitores em paralelo:
i1i2 iN+
i
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 26
i v
_
C1 C2 CN
5. Associação de capacitores
Associação de capacitores em paralelo:
+
i
i
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 27
i v
_
C1 C2 CN
CEQ
5. Associação de capacitores
==
+++=
+++=
j
NNEQ
N
NjparavvComodt
dvC
dt
dvC
dt
dvC
dt
dvC
sejaouiiii
2
2
1
1
21
,...,2,1,
...
:,...
Associação de capacitores em paralelo:
∑=
=+++=
+++=
==
N
jjNEQ
NEQ
j
CCCCCDisto
dt
dvCCC
dt
dvCTeremos
NjparavvComo
1
21
21
...:
)...(:
,...,2,1,
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 28
6. Exercícios propostos
1)Estude o material do Xerox e da homepage para
definir claramente cada uma das classificações de
capacitores mostradas na Tabela 1.
2)Encontre a capacitância equivalente dos
capacitores abaixo, sabendo que todos têm
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 29
capacitores abaixo, sabendo que todos têm
capacitância C.
6. Exercícios propostos
][)1(15)(500 voltsetv t
C⋅−
−⋅=
3)Em um circuito RC série é ligada no tempo t = 0s
uma fonte de tensão CC de 15 volts. Sabendo que
a expressão da tensão no capacitor é dada por:
Determine:
Capacitores - Prof. Ernesto F. F. Ramírez
Slide 30
Determine:(a)a expressão da carga no capacitor em função do
tempo, sabendo que C = 1uF;(b)a corrente no capacitor em função do tempo;(c)a tensão no resistor;(d)em quanto tempo o capacitor irá atingir 99,33%
de sua carga máxima.