CAPACITOR

Os campos elétricos e capacitância

Sempre que uma tensão elétrica entre dois condutores separados, um campo eléctrico está presente no interior do espaço entre os condutores. Em eletrônica básica, temos estudar as interações de tensão, corrente, resistência e que dizem respeito aos circuitos, que são caminhos condutores através dos quais os elétrons podem viajar. Quando falamos de campos, no entanto, estamos lidando com as interações que podem ser disseminadas através do espaço vazio.

É certo que o conceito de "campo" é um pouco abstrata. Pelo menos com a corrente elétrica não é muito difícil imaginar minúsculas partículas chamadas elétrons movendo seu caminho entre os núcleos dos átomos no interior de um condutor, mas um "campo" não tem sequer de massa, e não precisa existir dentro da matéria em tudo.

Apesar de sua natureza abstrata, quase cada um de nós tem experiência direta com os campos, pelo menos na forma de ímãs. Você já jogou com um par de ímãs, observando como elas atraem ou se repelem dependendo da sua orientação relativa? Existe uma força inegável entre um par de imans, e esta força é, sem "substância". 

Ela não tem massa, sem cor, sem odor, e se não fosse a força física exercida sobre os ímãs em si, seria totalmente insensível aos nossos corpos. Físicos descrevem a interacção de magnetos em termos de campos magnéticos no espaço entre eles. Se limalha de ferro são colocados perto um íman, orientam-se ao longo das linhas do campo, visualmente, indicando a sua presença.

O tema deste capítulo é elétricos campos (e dispositivos chamados capacitores que explorá-los), e nãomagnéticos campos, mas há muitas semelhanças. O mais provável é que você tenha experimentado campos elétricos também. Capítulo 1 deste livro começou com uma explicação de eletricidade estática, e como os materiais, como cera e lã - quando esfregado uns contra os outros - produziu uma atração física.

Novamente, os físicos que descrevem esta interacção, em termos de campos eléctricos gerados pelos dois objectos, como resultado dos seus desequilíbrios de electrões. Basta dizer que, sempre que uma tensão entre dois pontos, haverá um campo eléctrico manifestada no espaço entre os pontos.

Campos tem duas medidas: um campo de força e um campo de fluxo . O campo de força é a quantidade de "push" que um campo exerce sobre uma certa distância. O campo de fluxo é a quantidade total, ou efeito, do campo através do espaço. Força de campo e fluxo são aproximadamente análoga à tensão ("push") e corrente (fluxo) através de um condutor, respectivamente, apesar de fluxo de campo pode existir no espaço totalmente vazio (sem o movimento de partículas, como elétrons) 

Considerando que a actual só pode ter lugar onde há elétrons livres para se mover. Fluxo de campo pode ser oposta no espaço, assim como o fluxo de elétrons pode ser oposta a resistência. A quantidade de fluxo de campo que irá desenvolver no espaço é proporcional à quantidade de campo de força aplicada dividida pela quantidade de oposição ao fluxo. Assim como o tipo de material condutor dita resistência específica que o condutor de corrente eléctrica, o tipo de material isolante que separa dois condutores dita a oposição específico para fluxo do campo.

Normalmente, os elétrons não pode entrar um condutor a menos que haja um caminho para uma quantidade igual de elétrons para sair (lembre-se a analogia mármore-em-tubo?). É por isso que os condutores devem ser ligados em conjunto em um caminho circular (um circuito) para corrente contínua para ocorrer.

Estranhamente, no entanto, os elétrons extras podem ser "espremido" em um condutor sem um caminho para sair se um campo elétrico é permitido desenvolver no espaço em relação a outro condutor. O número de electrões livres adicionais adicionados ao condutor (ou electrões livres tirado) é directamente proporcional à quantidade de fluxo de campo entre os dois condutores.

Condensadores são componentes concebidos para tirar vantagem deste fenómeno, colocando duas placas condutoras (normalmente metálico) em estreita proximidade com o outro. Existem muitos estilos diferentes de construção capacitor, cada um adequado para avaliações particulares e propósitos. Para condensadores muito pequenas, duas placas circulares imprensando um material isolante será suficiente. 

Para maiores valores de capacitores, as placas "" pode ser tiras de folha metálica, ensanduichados em torno de um meio flexível isolante e rolou-se para compacidade. Os valores mais elevados de capacitância são obtidos usando uma camada de espessura microscópica de isolante de óxido de separação de duas superfícies condutoras.Em qualquer caso, no entanto, a ideia geral é o mesmo: dois condutores, separados por um isolador.

O símbolo esquemático para um condensador é bastante simples, sendo pouco mais de duas curtas, linhas paralelas (representando as placas) separados por um intervalo. Fios anexar às respectivas placas de ligação a outros componentes. Um antigo, obsoleto símbolo esquemático para capacitores mostrou placas intercaladas, o que é realmente uma maneira mais precisa do que representa a construção real da maioria dos capacitores:

Quando uma voltagem é aplicada através das duas placas de um condensador, um fluxo de campo concentrado é criada entre eles, permitindo uma diferença significativa de electrões livres (uma carga), para desenvolver entre as duas placas:

À medida que o campo eléctrico é estabelecido pela tensão aplicada, extra electrões livres são forçados para recolher sobre o condutor negativo, enquanto electrões livres são "roubado" a partir do condutor positivo. Esta carga diferencial equivale a um armazenamento de energia no condensador, o que representa a carga potencial dos electrões entre as duas placas. Quanto maior a diferença de elétrons em oposição placas de um capacitor, o maior fluxo do campo, eo maior "carga" de energia do capacitor irá armazenar.

Devido condensadores armazenar a energia potencial de electrões acumulados na forma de um campo eléctrico, que se comportam de forma bastante diferente do que resistores (que simplesmente dissipar a energia sob a forma de calor) de um circuito. O armazenamento de energia num condensador é uma função da tensão entre as placas, bem como de outros factores que discutiremos mais adiante neste capítulo. 

A capacidade de um condensador para armazenar energia como uma função da tensão (diferença de potencial entre os dois condutores) resulta em uma tendência para tentar manter a tensão a um nível constante. Em outras palavras, os condensadores tendem a resistir alterações na queda de tensão. Quando a tensão através de um condensador é aumentado ou diminuído, o condensador "resiste" a mudança pelo desenho corrente a partir de ou fornecimento de corrente para a fonte da mudança de tensão, em oposição àmudança .

Para armazenar mais energia em um condensador, a tensão através deve ser aumentada. Isto significa que mais electrões devem ser adicionados à (-) da placa e mais tirado a partir da placa (+), necessitando de uma corrente nessa direcção. Por outro lado, para libertar energia a partir de um condensador, a tensão através deve ser diminuída. Isto significa que alguns dos electrões em excesso sobre a (-) da placa deve ser devolvida à placa de (+), necessitando de uma corrente no outro sentido.

Assim como primeira Lei de Isaac Newton de movimento ("um objeto em movimento tende a permanecer em movimento, um objeto em repouso tende a permanecer em repouso") descreve a tendência de uma massa para se opor a mudanças na velocidade, podemos afirmar uma tendência capacitor de se opor a mudanças na tensão como tal: ". 

Um capacitor carregado tende a ficar carregada, um capacitor descarregado tende a ficar descarregada" Hipoteticamente, um capacitor deixado intocado vai manter indefinidamente qualquer estado de carga de tensão que a sua foi deixado. Apenas uma fonte externa (ou fuga) de corrente pode alterar a carga de tensão armazenada por um capacitor perfeito:

Em termos práticos, contudo, os condensadores serão eventualmente perder as suas taxas de tensão armazenados devido a percursos de fuga interna de electrões a fluir a partir de uma placa para a outra.Dependendo do tipo específico de condensador, o tempo que leva para uma carga de tensão armazenado para auto-dissipar pode ser um longo tempo (vários anos com o condensador numa prateleira!).

Quando a tensão através de um condensador é aumentada, extrai corrente a partir do resto do circuito, actuando como uma carga de alimentação. Nesta condição o condensador é dito para ser de carregamento, porque há um aumento da quantidade de energia que está sendo armazenado no seu campo eléctrico.Note-se a direcção da corrente de electrões no que diz respeito à polaridade da tensão:

Inversamente, quando a tensão através de um condensador é diminuída, o condensador fornece corrente ao resto do circuito, actuando como uma fonte de energia. Nesta condição o condensador é dito para serdescarga . Seu estoque de energia -, realizada no campo elétrico - está diminuindo agora, como a energia é liberada para o resto do circuito. Note-se a direcção da corrente de electrões no que diz respeito à polaridade da tensão:

Se uma fonte de tensão é aplicada repentinamente para um capacitor descarregado (um aumento súbito de tensão), o condensador irá chamar a partir dessa fonte de corrente, absorção de energia a partir dele, até que a tensão do condensador é igual a da fonte. Uma vez que a tensão do capacitor atingido este estado (carregada) final, seus atuais decai para zero. Inversamente, se uma resistência de carga está ligado a um condensador carregado, o condensador irá fornecer corrente à carga, até que tenha libertado toda a sua energia armazenada e os seus decai de tensão para zero. 

Uma vez que a tensão do condensador atinge este estado (descarregada) final, as suas actuais decai para zero. Em sua capacidade de ser carregada e descarregada, capacitores pode ser pensado de como agir um pouco como secundário baterias de células.

A escolha do material isolante entre as placas, como foi mencionado antes, tem um grande impacto sobre fluxo de campo quanto (e, portanto, a quantidade de carga) irá desenvolver com qualquer quantidade dada de tensão aplicada entre as placas. Devido ao papel deste material de isolamento, em que afectam fluxo do campo, que tem um nome especial: dieléctrico . Nem todos os materiais dieléctricos são iguais: a extensão em que materiais de inibir ou estimular a formação de fluxo do campo eléctrico é chamado o permissividadedo dieléctrico.

A medida da capacidade do condensador para armazenar energia para uma dada quantidade de queda de tensão é chamado de capacitância . Não surpreendentemente, capacitância é também uma medida da intensidade de oposição às mudanças de tensão (exactamente a quantidade de corrente que irá produzir para uma dada taxa de mudança de tensão). Capacitância é simbolicamente representado com um capital "C", e é medida na unidade do Farad, abreviado como "F."

Convenção, por alguma estranha razão, tem favorecido o prefixo métrico "micro" na medição das capacitâncias grandes, e capacitores tantas são classificados em termos de valores microfarad confusamente grandes: por exemplo, um capacitor grande que eu vi foi classificado 330.000 microFarads! !Por que não indicá-lo como 330 milliFarads? Eu não sei.

Um nome obsoleto para um capacitor é condensador ou condensador . Esses termos não são utilizados em quaisquer livros novos ou diagramas esquemáticos (a meu conhecimento), mas eles podem ser encontrados na literatura mais antiga eletrônica. Talvez o uso mais conhecido para o "condensador" termo é em engenharia automotiva, onde um pequeno capacitor chamado por esse nome foi usado para reduzir excessiva faíscas entre os contatos de comutação (chamados "pontos") em sistemas de ignição eletromecânic

FONTE: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_13/1.html  (tradução automática do Google)

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