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Aula 8 - EE - Capacitores

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Aula 8 - EE - Capacitores

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Aula 8 - EE - Capacitores

  1. 1. Eletricidade e Eletrônica
  2. 2. 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.
  3. 3. 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.
  4. 4. Contatos: Prof. Guilherme Nonino Rosa guinonino@gmail.com guilhermerosa@aedu.com http://guilhermenonino.blogspot.com
  5. 5. PEA –Plano de Ensino e Aprendizagem
  6. 6. PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM
  7. 7. 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.
  8. 8. Objetivos Conhecer os conceitos básicos de eletricidade e eletrônica, seus componentes básicos: capacitor, resistor, indutor, diodos e transistores.
  9. 9. Procedimentos Metodológicos • Aula expositiva • Exercício em classe • Aula prática.
  10. 10. 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
  11. 11. Bibliografia Padrão 1) BOYLESTAD, Robert L.. Introdução à Análise de Circuitos.. 10ª ed. São Paulo: Pearson, 2006.
  12. 12. 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.
  13. 13. 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
  14. 14. 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. 16 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores. Cronograma de Aulas
  15. 15. Semana n°. Tema 17 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores. 18 Prova Escrita Oficial 19 Exercícios de Revisão. 20 Prova Substitutiva. Cronograma de Aulas
  16. 16. Capacitor são componentes que em um circuito armazenam energia e sua tensão se torna igual da fonte de alimentação a qual esta conectado . Capacitor
  17. 17. 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.
  18. 18. 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 A ε=C r 12- 8,85x10 Capacitância
  19. 19. FIGURA 10.4 Michael Faraday. Um grande cientista experimental, que nunca recebeu educação formal, começou sua carreira como técnico de laboratório do Royal Institute, em Londres. Interessado no estudo da interação entre campos elétricos e magnéticos descobriu a lei da indução, a partir da observação de que campos magnéticos variáveis no tempo produzem campos elétricos (princípio em que se baseiam os geradores elétricos, utilizados até hoje). Descobriu também as correntes auto-induzidas e introduziu os conceitos de linhas e campos de força magnética. Recebeu mais de cem prêmios acadêmicos e científicos, tendo se tornado um Fellow da Royal Society ainda muito jovem, aos 32 anos.
  20. 20. 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
  21. 21. Capacitor
  22. 22. 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.
  23. 23. 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. Tipos de Capacitores
  24. 24. FIGURA 10.12 Capacitores de disco de cerâmica: (a) fotografia; (b) estrutura interna. Tipos de Capacitores  Cerâmica Possuem 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.
  25. 25. FIGURA 10.17 Capacitor de filme de poliéster. Tipos de Capacitores  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.
  26. 26. 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 Tipos de Capacitores
  27. 27. 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.
  28. 28. 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. Tipos de Capacitores  Monolítico São capacitores com estruturas de um único módulo, utilizado em circuitos híbridos(CI´s).
  29. 29. 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. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. Tipos de Capacitores 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.
  30. 30. 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. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. 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.
  31. 31. 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
  32. 32. Capacitores usando letras em seus valores O 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.
  33. 33. 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%.
  34. 34. Códigos de tolerâncias de capacitância.
  35. 35. 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.
  36. 36. Na tabela abaixo estão mais alguns coeficientes de temperatura e as tolerâncias que são muito utilizadas por diversos fabricantes de capacitores.
  37. 37. 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%.
  38. 38. Capacitores de Poliéster Metalizado usando código de cores No 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.

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