aula condensadores
TRANSCRIPT
Universidade do Algarve – Instituto Superior de EngenhariaCET em Telecomunicações e RedesCET em Telecomunicações e Redes
Rui Marcelino Mar 2009Mar. 2009
CondensadoresCondensadores
A capacidade depende do tamanho e forma dos condutores e da p psua localização mútua.
No caso de um condensador de placas paralelas a capacidade é dada pela seguinte fórmula:
A [F]ACd
= ε ⋅d
ε ‐ permissividade do meio permissividade do vazio (8 84x10 12 F/m)permissividade do vazio (8.84x10. –12. F/m)
A ‐ Área das placasd ‐ distância entre placas
Técnicas de Medida 2Condensadores
C ‐ capacidade
Conceito de dieléctricoConceito de dieléctrico
• O termo dieléctrico é utilizado para designarO termo dieléctrico é utilizado para designar qualquer substância que não seja condutora de electricidade Nos dieléctricos não existemde electricidade. Nos dieléctricos não existem electrões livres de condução eléctrica, isto é, todos os electrões estão ligados aos átomos ou às moléculas que o constituem.q
Técnicas de Medida 3Condensadores
Conceito de dieléctricoConceito de dieléctricoCom a introdução de umdieléctrico entre as placas docondensador, junto à placapositiva do condensador vamospter carga induzida negativa, ejunto à placa negativa temoscarga induzida positiva. Devidocarga induzida positiva. Devidoa estas cargas o campo eléctricoentre as placas do condensadoré diminuié diminui.O campo eléctrico e a d.d.p.diminui em proporção inversa à
di lé i kconstante dieléctrica k
Técnicas de Medida 4Condensadores
Conceito de dieléctricoConceito de dieléctrico
• Se o campo eléctrico for muito forte poderá acontecerp pruptura do dieléctrico, o que faz com que apareçamcargas livres, transformando o dieléctrico num
dcondutor.
• Um bom exemplo de uma ruptura de um dieléctrico éum raio: o ar é um dieléctrico que não permite apassagem de cargas eléctricas entre as nuvens e apassagem de cargas eléctricas entre as nuvens e asuperfície da Terra; quando o campo fica muitointenso, dá‐se a ruptura de algumas moléculas do ar eintenso, dá se a ruptura de algumas moléculas do ar euma descarga eléctrica brusca com transferência decargas eléctricas.
Técnicas de Medida 5Condensadores
Constante dieléctricaConstante dieléctrica
• Uma importante característica dos dieléctricos é apchamada constante dieléctrica (k) que permite medir oaumento da capacidade de um condensador quando odi lé t i é i t d id t ddieléctrico é introduzido entre as suas armaduras.
A t t di lé t i l i i i id d d• A constante dieléctrica relaciona a permissividade dodieléctrico com a permissividade do vácuo
ε=k A constante dieléctrica é sempre maior que 1 para
i i l i l 1 á0ε
kum meio material e igual a 1 para o vácuo.
Técnicas de Medida 6Condensadores
CapacidadeCapacidade
As placas do condensador carregam‐se até que aAs placas do condensador carregam‐se até que adiferença de potencial nas suas placas seja igual àda bateriada bateria.
Técnicas de Medida 7Condensadores
CapacidadeCapacidade
Define‐se a capacidade de um condensadorDefine se a capacidade de um condensador como:
C – Capacidade do condensador [F]condensador [F]
Q ‐ Carga em cada placa [Coulomb]
V ‐ Tensão aplicada nosV Tensão aplicada nos seus terminais [V]
Técnicas de Medida 8Condensadores
Associação de CondensadoresAssociação de Condensadores
Condensadores em ParaleloCondensadores em Paralelo
Técnicas de Medida 9Condensadores
Associação de CondensadoresAssociação de Condensadores
Condensadores em SérieCondensadores em Série
Técnicas de Medida 10Condensadores
Carga do CondensadorCarga do Condensador
RC ‐ constante de tempo
Técnicas de Medida 11Condensadores
Carga do CondensadorCarga do Condensador
Técnicas de Medida 12Condensadores
Descarga do CondensadorDescarga do Condensador
Técnicas de Medida 13Condensadores
Constante de Tempo RCConstante de Tempo RC
• Qual a influencia da constante de tempo naQual a influencia da constante de tempo na carga e descarga do condensador?
Técnicas de Medida 14Condensadores
Constante de Tempo RCConstante de Tempo RC
• Uma constante de tempo grande significa queUma constante de tempo grande significa queum condensador carrega de uma forma maislenta do que um condensador com umalenta do que um condensador com umaconstante de tempo pequena.
• A constante de tempo (RC) não é uma• A constante de tempo (RC) não é umapropriedade do condensador, mas do circuitoRCRC
Técnicas de Medida 15Condensadores
Carga do Condensador x RCCarga do Condensador x RC
Tempo Tensão CargaTempo Tensão Carga
0RC 0.0V 0%
1RC 5.7V 63%
2RC 7 8V 86%2RC 7.8V 86%
3RC 8.6V 95%
4RC 8.8V 98%
5RC 8 9V 99%5RC 8.9V 99%
Técnicas de Medida 16Condensadores
Descarga do Condensador x RCDescarga do Condensador x RC
Tempo Tensão CargaTempo Tensão Carga
0RC 9.0V 100%
1RC 3.3V 37%
2RC 1 2V 14%2RC 1.2V 14%
3RC 0.4V 5%
4RC 0.2V 2%
5RC 0 1V 1%5RC 0.1V 1%
Técnicas de Medida 17Condensadores
Exemplos de aplicaçãoExemplos de aplicação
• Temporização para configurar o período numTemporização para configurar o período num temporizador como o 555.
Ali t Eli i ã d i l f t d• Alisamento Eliminação de ripple em fontes de alimentação
• Acoplamento ligação entre andares de sistemas de áudio
• Filtros para eliminar determinadas componentes de frequênciade frequência
• Armazenar Energia circuito flash de uma câmara
Técnicas de Medida 18Condensadores
Acoplamento CapacitivoAcoplamento Capacitivo
• Andares de um circuito electrónico podem serAndares de um circuito electrónico podem serligados a través de um condensador. Oscondensadores permitem a passagem decondensadores permitem a passagem desinais AC, mas limitam os sinais DC.
A esta ligação designa se a acoplamentoA esta ligação designa‐se a acoplamentocapacitivo ou acoplamento CR
Técnicas de Medida 19Condensadores
Acoplamento CapacitivoAcoplamento Capacitivo
Técnicas de Medida 20Condensadores
• Podemos dividir os condensadores emPodemos dividir os condensadores em – Condensadores não polarizados
– Condensadores polarizados
Técnicas de Medida 21Condensadores
Condensadores polarizados (> 1µF)Condensadores polarizados ( 1µF)
Usados para capacidades maiores (> 1µF)Usados para capacidades maiores (> 1µF)
– Condensadores Electrólitos• Axiais Radiais• Axiais, Radiais
– Condensadores de Tântalo• Menores dimensões para a s mesmas capacidade
Símbolo do Condenador polarizado– A polaridade deve obrigatoriamente ser– A polaridade deve obrigatoriamente ser respeitada
Técnicas de Medida 22Condensadores
Condensadores não polarizadosCondensadores não polarizados
• Pequenas capacidades (< 1µF) toleram valorePequenas capacidades (< 1µF), toleram valore de tensão maiores normalmente até 50V, 250V250V
• A leitura do calor deste condensadores pode ser confusa!
• Vários códigos podem ser usados• Vários códigos podem ser usados, inclusivamente um código de cores! (mais
i )antigo)
Técnicas de Medida 23Condensadores
Código de númerosCódigo de números
• Um código de números é usado nos Um código de números é usado noscondensadores com área pequena (cerâmicos):
• O 1º numero é o 1º digitoO 1 numero é o 1 digito,• O 2º numero é o 2º digitoO 3º é d dá• O 3º numero é o numero de zeros e dá‐nos a capacidade em pF
• As letras nos condensadores indicam tolerância e Tensão.
• Exemplo: 102 é 1000pF = 1nF, 472J é 4700pF = 4.7nF (J significa 5% de tolerância)
Técnicas de Medida 24Condensadores
Significados das LetrasSignificados das Letras
D 0.5 pF Outros condensadores podem apresentar o0.5 pFF 1%G 2%
Outros condensadores, podem apresentar o seu valor directamente, nesta situação é comum a unidade ser µF,
G 2%H 3%
Exemplo: 0.1 é 0.1 µF
J 5%K 10%M 20%P +100 ‐0%P +100, ‐0%Z +80, ‐20%
Técnicas de Medida 25Condensadores
Quais os valores de:Quais os valores de:
• Condensador de Tântalo com: 10 35+Condensador de Tântalo com: 10, 35+
• Cerâmico: 104Z
• Poliéster: µ47K63
• Electrólito: 1 µF +‐10% 250V• Electrólito: 1 µF +‐10%, 250V
Técnicas de Medida 26Condensadores
Código de cores CondensadoresCódigo de cores CondensadoresCódigo de cor de condensadores
Cor Nome 1 Cor 2 Cor Multiplicador Tensão Máx.
Preto 0 0 1 10
Castanho 1 1 10
Encarnado 2 2 100
Laranja 3 3Laranja 3 3
Amarelo 4 4 6.3
Verde 5 5 16
Azul 6 6 20
Violeta 7 7
Cinzento 8 8 0.01 25
Branco 9 9 0.1 3
Rosa 35Rosa 35
Técnicas de Medida 27Condensadores
Código de cores CondensadoresCódigo de cores Condensadores
As unidades são emAs unidades são em Pico Farad
Técnicas de Medida 28Condensadores
Valores reais (séries E3 e E6)Valores reais (séries E3 e E6)
• À semelhança das resistências só existemÀ semelhança das resistências só existemdeterminados valores de condensadores quesão especificados pelas séries E3 e E6são especificados pelas séries E3 e E6
• A série E3 (3 valores para cada múltiplo de10) 10, 22, 47, 100, 220, 470,…
• A série E6 (6 valores para cada múltiplo de10) 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150, …
Técnicas de Medida 29Condensadores
Tipos de condensadoresTipos de condensadores
Condensador Electrólitos
Condensador
Técnicas de Medida 30Condensadores
cerâmicos
Tipos de condensadoresTipos de condensadores
Condensador de Poliester
Condensador de arranque
Técnicas de Medida 31Condensadores
Tipos de condensadoresTipos de condensadores
Condensador de tântaloCondensador variáveis
Técnicas de Medida 32Condensadores
Símbolos de condensadoresSímbolos de condensadores
Técnicas de Medida 33Condensadores
Símbolos de condensadoresSímbolos de condensadores
Técnicas de Medida 34Condensadores