Introdução
Neste módulo e no módulo seguinte introduziremos dois elementos passivos de um circuito elétrico: o capacitor e o indutor. Diferentemente dos resistores, que dissipam energia, os capacitores e os indutores não dissipam, mas sim, armazenam energia que pode ser posteriormente recuperada. Por essa razão, os capacitores e os indutores são denominados elementos de armazenamento.
A aplicação de circuitos resistivos é bastante limitada. Com a introdução dos capacitores e dos indutores, estaremos aptos a analisar os circuitos mais importantes e práticos.
A princípio, começaremos com os capacitores e descreveremos como associá-los em série ou em paralelo. Em seguida, faremos o mesmo para os indutores. Como aplicações comuns, abordaremos como os capacitores são associados com amplificadores operacionais para formarem integradores, diferenciadores e computadores analógicos.
Capacitores
Capacitores são elementos reativos que reagem à passagem de corrente através do acúmulo de cargas elétricas, ou seja, o capacitor é capaz de armazenar energia eletroestática. Os capacitores são construídos por duas placas condutoras (metálicas), separadas por um material dielétrico (material isolante).
Há diversos tipos de capacitores, de diferentes tamanhos e aplicações, geralmente variando de acordo com a quantidade de carga que se deseja armazenar no circuito. Os capacitores são amplamente utilizados em circuitos eletroeletrônicos, geralmente com a função de estabilizar a tensão no circuito, também são aplicados na eletrônica de potência, onde grandes capacitores trabalham para sustentar a tensão, ao se chavear a tensão pelos Tiristores e IGBTS (Transistor Bipolar de Porta Isolada).
Uma aplicação muito usual na indústria é a utilização de mega capacitor para realizar a correção do fator de potência utilizando a energia reativa para corrigir a energia indutiva no circuito.
A utilização de capacitores em ventiladores é muito comum, pois os motores monofásicos não possuem defasagem angular entre as fases de alimentação, desta forma sem a ajuda dos capacitores eles não conseguem realizar a partida. Os capacitores são empregados para realizar uma defasagem angular na tensão no estator, gerando um campo magnético girante que faz com que o motor comece a girar.
Outro exemplo são as câmeras que precisam de um flash para gerar uma imagem de melhor qualidade, são as pilhas que desempenham a função de carregar o capacitor com energia durante alguns segundos, no entanto, na hora de tirar a foto, apenas um capacitor pode fazer o descarregamento de toda a carga no bulbo do flash de maneira instantânea.
Principais tipos de capacitores:
Capacitores de cerâmica são geralmente de dois tipos diferentes. Os discos cerâmicos são os mais comuns e possuem uma forma muito simples: é um disco de material dielétrico feito de cerâmica com alta capacidade isolante metalizada em ambos os lados.
Nos lados metalizados, dois terminais são soldados, o capacitor recebe um banho e pintura epóxi no final da fabricação, para cobrir o disco e parte dos terminais. Este tipo de capacitor é fornecido com capacidades de 2,2 pF a 0,1F com tensões relativamente baixas de 63V. Há também capacitores de disco de cerâmica de alta tensão para aplicações especiais que alcançam valores de 2 KV.
Eles geralmente são feitos de duas folhas finas de poliéster que são enroladas junto com duas folhas muito finas de alumínio, para formar as placas do capacitor. É normalmente usado em circuitos que exigem uma alta corrente circulando através deles, pois a presença de chapas metálicas ajuda a extrair calor interno e o tamanho do capacitor ajuda a dissipar o calor realizando a troca de calor com o meio exterior. O tipo de dielétrico usado serve para construir capacitores de isolação de alta tensão que são padronizados em 250V, 400V e 630V. Podem ser encontrados no mercado com a variação da capacitância de 1.000 pF e atinge 0,47 uF (geralmente 0,47 uF) ou 1 uF.
Os capacitores eletrolíticos são muito importantes, sendo um dos mais usados, sua capacitância geralmente começa em 0,47 uF e atinge até 10 mF. Um capacitor eletrolítico é construído enrolando duas folhas de alumínio e duas folhas de papel embebidas em água acidulada chamada eletrólito. O eletrólito é um caminho de resistência relativamente baixa, ou seja, imediatamente após ser fabricado, não temos um capacitor, mas um dispositivo inacabado que é chamado de proto capacitor.
O proto capacitor está ligado a uma fonte de corrente para que o ácido se oxide a uma das placas de alumínio. Como o óxido é um isolante, um tempo depois um capacitor eletrolítico polarizado é formado onde a placa positiva é a oxidada.O valor da capacidade e da tensão não depende apenas das características geométricas das placas, mas também depende fortemente desse interessante processo de tratamento que não é permanente, pois os capacitores eletrolíticos necessitam de uma regularidade de uso ou podem perder sua capacidade.
Podemos dizer que muitos dos avanços da eletrônica moderna vieram através do desenvolvimento cada vez maior dos capacitores, podemos encontrar capacitores do tamanho de um grão de arroz e até nano capacitores utilizados em minúsculos circuitos eletrônicos. Graças aos avanços realizados no desenvolvimento dos capacitores conseguimos alcançar o avanço atual dos circuitos eletroeletrônicos incluindo os grandes avanços na eletrônica de potência.