Capacitores Explicados - Saiba como funcionam os capacitores, onde os utilizamos e porque são importantes.

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Lembre-se de que a eletricidade é perigosa e pode ser fatal; deve ser qualificado e competente para realizar trabalhos eléctricos. Não toque nos terminais de um condensador, pois pode provocar choques eléctricos.

O que é um condensador?

Um condensador armazena carga eléctrica. É um pouco como uma bateria, mas armazena energia de uma forma diferente. Não pode armazenar tanta energia, embora possa carregar e libertar a sua energia muito mais rapidamente. Isto é muito útil e é por isso que encontra condensadores utilizados em quase todas as placas de circuitos.

Como é que um condensador funciona?

Quero que comecem por pensar num cano de água com água a correr. A água continuará a correr até fecharmos a válvula. Nessa altura, a água não pode correr.

Se, depois da válvula, deixarmos a água fluir para um tanque, então o tanque armazenará alguma da água, mas continuaremos a ter água a sair do tubo. Quando fechamos a válvula, a água deixa de entrar no tanque, mas continuaremos a ter um fornecimento constante de água até o tanque esvaziar. Quando o tanque estiver novamente cheio, podemos abrir e fechar a válvula e, desde que não esvaziemos completamente oAssim, podemos utilizar um reservatório de água para armazenar água e evitar interrupções no abastecimento.

Nos circuitos eléctricos, o condensador actua como um reservatório de água e armazena energia, que pode ser libertada para atenuar as interrupções na alimentação.

Se ligarmos e desligarmos um circuito simples muito rapidamente sem um condensador, a luz piscará. Mas se ligarmos um condensador ao circuito, a luz permanecerá acesa durante as interrupções, pelo menos por um curto período, porque o condensador está agora a descarregar e a alimentar o circuito.

No interior de um condensador básico temos duas placas metálicas condutoras, normalmente feitas de alumínio ou aluminium, como os americanos lhe chamam. Estas são separadas por um material isolante dielétrico, como a cerâmica. Dielétrico significa que o material se polarizará quando em contacto com um campo elétrico. Veremos o que isso significa em breve.

Um lado do condensador está ligado ao lado positivo do circuito e o outro lado está ligado ao lado negativo. No lado do condensador pode ver uma risca e um símbolo para indicar qual o lado negativo, além disso, a perna negativa será mais curta.

Se ligarmos um condensador a uma bateria, a tensão empurrará os electrões do terminal negativo para o condensador. Os electrões acumular-se-ão numa placa do condensador, enquanto a outra placa, por sua vez, libertará alguns electrões. No entanto, os electrões não podem atravessar o condensador devido ao material isolante. Eventualmente, o condensador tem a mesma tensão que a bateria e não hámais electrões fluirão.

Existe agora uma acumulação de electrões num dos lados, o que significa que temos energia armazenada e que podemos libertá-la quando necessário. Como existem mais electrões num lado do que no outro, e os electrões têm carga negativa, isto significa que temos um lado negativo e um lado positivo, pelo que existe uma diferença de potencial ou uma diferença de tensão entre os dois. Podemos medir esta diferençacom um multímetro.

A tensão é como a pressão, quando medimos a tensão estamos a medir a diferença ou a diferença de potencial entre dois pontos. Se imaginarmos um tubo de água pressurizado, podemos ver a pressão utilizando um manómetro. O manómetro também está a comparar dois pontos diferentes, a pressão no interior do tubo comparada com a pressão atmosférica no exterior do tubo. Quando o tanque está vazio, o manómetro indica zeroporque a pressão no interior do tanque é igual à pressão no exterior do tanque, pelo que o manómetro não tem nada com que se comparar. Ambos têm a mesma pressão. O mesmo acontece com a tensão, estamos a comparar a diferença entre dois pontos. Se medirmos uma bateria de 1,5 V, lemos uma diferença de 1,5 V entre cada extremidade, mas se medirmos a mesma extremidade, lemos zero porque não há diferença, é amesmo.

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Voltando ao condensador, medimos através dele e lemos uma diferença de tensão entre os dois devido à acumulação de electrões. Continuamos a obter esta leitura mesmo quando desligamos a bateria.

Se se lembrar dos ímanes, os opostos atraem-se e puxam-se um para o outro. O mesmo acontece com a acumulação de electrões com carga negativa, que são atraídos pelas partículas com carga positiva dos átomos da placa oposta, mas que nunca os conseguem alcançar devido ao material isolante. Esta atração entre os dois lados é um campo elétrico que mantém os electrões no lugar atéé feito outro caminho.

Se colocarmos uma pequena lâmpada no circuito, existe agora um caminho para os electrões fluírem e chegarem ao lado oposto. Assim, os electrões fluirão através da lâmpada, alimentando-a, e os electrões chegarão ao outro lado do condensador. No entanto, isto durará apenas um curto período de tempo, até que a acumulação de electrões se iguale em cada lado. Nesse caso, a tensão é zero, pelo que não há força de empurrão enão há fluxo de electrões.

Quando voltarmos a ligar a bateria, o condensador começará a carregar-se, o que nos permite interromper a alimentação e o condensador fornecerá energia durante essas interrupções.

Exemplos

Utilizamos condensadores em todo o lado. Têm um aspeto um pouco diferente, mas são fáceis de identificar. Nas placas de circuitos têm um aspeto semelhante a este e podemos vê-los representados em desenhos de engenharia como este. Também podemos obter condensadores maiores que são utilizados, por exemplo, em motores de indução, ventoinhas de teto ou unidades de ar condicionado e podemos até obter condensadores enormes como este que são utilizados para corrigirfator de potência deficiente em grandes edifícios.

No lado de um condensador encontramos dois valores: a capacitância e a tensão. Medimos a capacitância do condensador na unidade de Farads, que indicamos com um F maiúsculo, embora normalmente meçamos um condensador em microfarads, pelo que temos um símbolo de micro imediatamente antes deste, que se parece com a letra U com uma cauda.

O outro valor é a nossa tensão que medimos em volts com V maiúsculo, no condensador o valor da tensão é a tensão máxima que o condensador pode suportar.

Este condensador está dimensionado para uma determinada tensão e, se eu ultrapassar esse valor, ele explode.

A maioria dos condensadores tem um terminal positivo e um negativo, pelo que temos de nos certificar de que o condensador está corretamente ligado ao circuito.

Porque os utilizamos

Uma das aplicações mais comuns dos condensadores em grandes edifícios é a correção do fator de potência. Quando são colocadas demasiadas cargas indutivas num circuito, as formas de onda da corrente e da tensão ficam dessincronizadas entre si e a corrente fica atrás da tensão.

Outra aplicação comum é a suavização de picos na conversão de CA para CC.

Quando utilizamos um retificador de ponte completa, a onda sinusoidal CA é invertida para fazer com que o ciclo negativo flua na direção positiva, o que fará com que o circuito pense que está a receber corrente contínua.

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Por isso, utilizamos um condensador para libertar energia para o circuito durante estas interrupções, o que suavizará a fonte de alimentação para que se pareça mais com DC.

Como medir a capacitância com um multímetro

Podemos medir a capacitância e a tensão armazenada utilizando um multímetro. Nem todos os multímetros têm a função de capacitância.

Deve ter muito cuidado com os condensadores, uma vez que estes armazenam energia e podem manter valores de tensão elevados durante muito tempo, mesmo quando desligados de um circuito. Para verificar a tensão, mudamos para tensão contínua no nosso medidor e, em seguida, ligamos o fio vermelho ao lado positivo do condensador e o fio preto ao lado negativo. Se obtivermos uma leitura de vários volts ou mais, então devemos descarregá-lo porQueremos ter a certeza de que a tensão baixou para a gama dos milivolts antes de a manipularmos, caso contrário podemos apanhar um choque.

Para medir a capacitância, basta mudar o medidor para a função de condensador. Ligamos o fio vermelho ao lado positivo e o fio preto ao lado negativo. Após um breve atraso, o medidor dá-nos uma leitura. Provavelmente, obteremos uma leitura próxima do valor indicado, mas não exacta.

Por exemplo, este está classificado para 1000 microfarads, mas lemos cerca de 946.

Este está classificado em 33 microfarads, mas nós medimos cerca de 36.