Aula 8 - EE - Capacitores

1. Eletricidade e Eletrônica

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. 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. Contatos:
Prof. Guilherme Nonino Rosa
guinonino@gmail.com
guilhermerosa@aedu.com
http://guilhermenonino.blogspot.com

5. PEA –Plano de Ensino e
Aprendizagem

6. PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM

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. Objetivos
Conhecer os conceitos básicos de
eletricidade e eletrônica, seus
componentes básicos: capacitor,
resistor, indutor, diodos e
transistores.

9. Procedimentos Metodológicos
• Aula expositiva
• Exercício em classe
• Aula prática.

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. Bibliografia Padrão
1) BOYLESTAD, Robert L.. Introdução à Análise de Circuitos.. 10ª
ed. São Paulo: Pearson, 2006.

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. 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. 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. Semana n°. Tema
17 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.
18 Prova Escrita Oficial
19 Exercícios de Revisão.
20 Prova Substitutiva.
Cronograma de Aulas

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. 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. 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. 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. 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. Capacitor

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Códigos de tolerâncias de capacitância.

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. Na tabela abaixo estão mais alguns coeficientes de temperatura e as
tolerâncias que são muito utilizadas por diversos fabricantes de
capacitores.

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. 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.