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IMAGEM DE RESISTORES E CAPACITORES

RESISTORES e CAPACITORES

Resistores
CapacitoresAlguns capacitores apresentam uma codificação que é um tanto estranha, mesmo para os técnicos experientes, e muito difícil de compreender para o técnico novato. Observemos o exemplo abaixo:
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.
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.
Note nos capacitores seguintes, envolvidos com um círculo azul, 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%. Segue na tabela abaixo, os códigos de tolerâncias de capacitância.
Até 10pF
Código
Acima de 10pF
±0,1pF
B

±0,25pF
C

±0,5pF
D

±1,0pF
F
±1%

G
±2%

H
±3%

J
±5%

K
±10%

M
±20%

S
-50% -20%

Z
+80% -20%ou+100% -20%

P
+100% -0%
Agora, um pouco sobre coeficiente de temperatura "TC", que 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 seqüência de letras ou letras e números para representar os coeficientes. Observe o desenho abaixo.
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.
Na tabela abaixo estão mais alguns coeficientes de temperatura e as tolerâncias que são muito utilizadas por diversos fabricantes de capacitores.
Código
Coeficiente de temperatura
NPO
-0± 30ppm/°C
N075
-75± 30ppm/°C
N150
-150± 30ppm/°C
N220
-220± 60ppm/°C
N330
-330± 60ppm/°C
N470
-470± 60ppm/°C
N750
-750± 120ppm/°C
N1500
-1500± 250ppm/°C
N2200
-2200± 500ppm/°C
N3300
-3300± 500ppm/°C
N4700
-4700± 1000ppm/°C
N5250
-5250± 1000ppm/°C
P100
+100± 30ppm/°C
Outra forma de representar coeficientes de temperatura é mostrado abaixo. É usada em capacitores que se caracterizam pela alta capacitância por unidade de volume (dimensões reduzidas) devido a alta constante dielétrica sendo recomendados para aplicação em desacoplamentos, acoplamentos e supressão de interferências em baixas tensões.
Os coeficientes são também representados exibindo seqüências 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%.
Veja as três tabelas abaixo para compreender este exemplo e entender outros coeficientes.
Temperatura Mínima
Temperatura Máxima
Variação Máxima de Capacitância
X -55°C Y -30°C Z +10°C
2 +45°C 4 +65°C 5 +85°C 6 +105°C 7 +125°C
A ±1.0% B ±1.5% C ±2.2% D ±3.3% E ±4.7% F ±7.5% P ±10% R ±15% S ±22% T -33%, +22% U -56%, +22% V -82%, +22%
Capacitores de Cerâmica Multicamada
Capacitores de Poliéster Metalizado usando código de coresA tabela abaixo, mostra como interpretar o código de cores dos capacitores abaixo. 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.


1ª Algarismo
2ª Algarismo
3ª N° de zeros
4ª Tolerância
5ª Tensão
PRETO
0
0
-
± 20%
-
MARROM
1
1
0
-
-
VERMELHO
2
2
00
-
250V
LARANJA
3
3
000
-
-
AMARELO
4
4
0000
-
400V
VERDE
5
5
00000
-
-
AZUL
6
6
-
-
630V
VIOLETA
7
7
-
-
-
CINZA
8
8
-
-
-
BRANCO
9
9
-
± 10%
-

Corrente elétrica

Corrente elétrica, entender este conceito facilita o entendimento de muitos fenômenos da natureza. A corrente elétrica, e a eletricidade propriamente dita, estão presentes a todo tempo ao nosso redor e até em nós mesmos.

Podemos citar vários exemplos:

Na natureza: o relâmpago, uma grande descarga elétrica produzida quando se forma uma enorme tensão entre duas regiões da atmosfera.

No corpo humano: impulsos elétricos do olho para o cérebro. Nas células da retina existem substâncias químicas que são sensíveis à luz, quando uma imagem se forma na retina estas substâncias produzem impulsos elétricos que são transmitidos ao cérebro.

Além destes exemplos, podemos identificar vários aparelhos e utensílios em nossa casa que foram construídos a partir do domínio da eletricidade: o ferro de passar roupas, o chuveiro, a lâmpada e muitos outros.

Para entendermos o funcionamento destes aparelhos vamos definir o conceito de corrente elétrica.

Se um condutor é ligado aos pólos do gerador os elétrons do pólo negativo se movimentam ordenadamente para o pólo positivo, esse movimento ordenado dos elétrons é denominado corrente elétrica.

Por convenção, o sentido da corrente elétrica é contrário ao do movimento dos elétrons no condutor.
A quantidade de carga elétrica ∆Q que atravessa uma seção transversal do condutor por um determinado intervalo de tempo ∆t determina a intensidade de corrente elétrica.

i = ∆Q / ∆t

Onde:

i = intensidade da corrente elétrica
∆Q = quantidade de carga elétrica
∆t = intervalo de tempo

A unidade de medida utilizada para corrente elétrica é o Coulomb/segundo (C/s), esta unidade recebe o nome de ampère (A).

Exemplo: Na seção transversal de um condutor passa uma quantidade de carga elétrica ∆Q = 8 . 10^-4 C no intervalo de tempo ∆t = 2 . 10^-2 s. Determine a intensidade da corrente elétrica que atravessa o condutor.

Resolução:

A intensidade da corrente elétrica é dada por:

i = ∆Q / ∆t

i = 8.10^-4/2.10^-2
i = 4.10^-2A

Resistor

Para funcionar perfeitamente, os circuitos eletrônicos necessitam de correntes e tensão de polarização adequadas. Por esse motivo, é necessário estudar o componente que possibilitará essa adequação.

O QUE É RESISTOR?
Resistor é um componente eletrônico que tem a propriedade da resistência elétrica.

QUAL É SUA FUNÇÃO?
Atenuar a corrente elétrica.

SÍMBOLO
O símbolo geral do resistor segundo a ABNT é este que vocês podem ver a cima.

Sendo talvez, um dos componentes mais comuns, as resistências possuem um
formato cilíndrico e faixas coloridas que definem o seu valor em Ohms. Servem
para opor-se a passagem de corrente, ficando assim uma certa tensão retida no
mesmo.

ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS
Uma forma de se obter uma resistência de um determinado valor, é se associando
resistências, de duas formas: em série e em paralelo.

ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE

Na associação em série, o resultado total (RT) será igual a soma de todas
as resistências empregadas:
RT=R1+R2...
Essa forma de colocar os resistores,
tem algumas desvantagens, uma delas
é que se colocarmos (por exemplo) três
lâmpadas associadas em série, e logo após retirarmos
uma lâmpada, interrompe-se a passagem da
corrente e as outras se apagam. Por tanto você
não pode fazer a ligação da sua casa desta forma,
porque se você quiser acender uma
lâmpada tem que ligar a casa inteira.


ASSOCIACAO EM PARALELO

Quando associamos resistências em
paralelo, o resultado não será a soma
total, mas sim a soma através da
seguinte fórmula:
1/RT=1/R1+1/R2...
Se repetirmos a mesma experiência com
as lâmpadas, com esse circuito, se retirarmos
uma lâmpada as outras continuam acessas,
indicando não ter havido alteração nas correntes
que as atravessam.
Desta forma que você fará a ligação
da sua casa, pois se apagarmos uma
lâmpada, o resto da casa continua acessa, pois não irá interferir na passagem da
corrente.

RESISTOR DE VALOR ALTERÁVEL

É um resistor que possui um controle para
alteração de sua resistência por ação
diretamente manual ou através de chave de fenda.

RESISTOR VARIÁVEL

O resistor variável é utilizado para controlar o
volume sonoro em rádio, televisor, etc.

RESISTOR AJUSTÁVEL

O resisitor ajustável é utilizado para proporcionar
ajustes definitivos nos circuitos.

RESITOR ESPECIAL

Resistor Especial é um resistor cuja resistência
é estabelecida por fenômenos físicos, como a luz,
temperatura, tensão elétrica, pressão e outros.

São eles

LDR
PTC
NTC
VDR
Stain gage

RESITOR FIXO

Resistor fixo é um resistor que possibilita um
único valor de resistência.


RESISTORES DE POTÊNCIA

São resistores de fio, geralmente de niquel-cromo, para valores de potência acima
de 5W.

O valor do resistor vem impresso no corpo do resistor.

RESISTOR USO GERAL:

São resistores de potência de película de carbono para valores de potência de 1/8W
à 2.5W.

O valor da resistência destes resistores é fornecido por anéis coloridos, impressos
no corpo do resistor (código de cores comum), o valor da potência é fornecido na
última faixa.

RESISTOR DE PRECISÃO

São resistores de película de carbono fabricados por processo especiais. A
tolerância do valor da resistência deste resistor é quase nula

Leis de Kirchhoff

As Leis de Kirchhoff são empregadas em circuitos elétricos mais complexos, como por exemplo circuitos com mais de uma fonte de resistores estando em série ou em paralelo. Para estuda-las vamos definir o que são Nós e Malh Fig. 1: Circuito com várias malhas e nós

Nó: é um ponto onde três (ou mais) condutores são ligados.Malha: é qualquer caminho condutor fechado.
Analisando a figura 1, vemos que os pontos a e d são nós, mas b, c, e e f não são. Identificamos neste circuito 3 malhas definidas pelos pontos: afed, adcb e badc.

Estudo dos Geradores

Geradores – São dispositivos destinados a manter uma diferença de potencial entre os dois pontos aos quais estão ligados; têm como função básica aumentar a energia potencial das cargas que os atravessam. Exemplos: baterias e pilhas. Numa pilha, por exemplo, a energia resultante das reações químicas que acontecem no seu interior é utilizada para a realização de um trabalho sobre as cargas, fazendo que elas adquiram um potencial maior e, conseqüentemente, a capacidade de fornecer energia elétrica.Gerador é um aparelho no qual a energia química, mecânica, solar, ou de outra natureza qualquer é transformada em energia elétrica.

Função do gerador no circuito – Aumentar a energia potencial da carga Q, à custa da sua energia química ou mecânica, realizando um trabalho sobre( /\ Q) ela.

Força eletromotriz do gerador (fem) – É dada pelo quociente entre o trabalho() realizado para transportar uma carga Q de um pólo a outro de um gerador. A fem é representada pela letra E.

Unidade da fem – Como a fem representa um acréscimo de energia à carga que atravessa o gerador, a sua unidade, no SI, é o volt.

Observação: a chamada fem de um gerador, na verdade, não é uma força, e sim uma diferença de potencial que o gerador poderia fornecer se não houvesse perdas dentro do próprio gerador. Como essas perdas são inevitáveis, pois o gerador também oferece uma resistência à passagem da corrente, a diferença de potencial fornecida é sempre menor do que aquela originária do trabalho do gerador (por causa disso, representaremos um gerador sempre acompanhado de um pequeno resistor).

Em que r é a resistência interna do gerador.

Equação do gerador – Observe que a diferença de potencial (U) que o gerador fornece nos seus terminais é igual à sua força eletromotriz (E) menos a diferença de potencial correspondente ao produto ri (lei de Ohm):

U = E - ri (Equação do gerador)

Observações:

a) Se a resistência interna do gerador é nula (r = 0), o gerador é chamado de gerador ideal, pois não dissipa energia. Nesse caso (que não ocorre na prática), a ddp entre seus terminais é igual à sua força eletromotriz:

r = 0 U = E b) Se i = 0, também teremos U = E. Nesse caso, dizemos que o gerador está em circuito aberto.

Balanço Energético – Nem toda a energia elétrica que o gerador desenvolve é entregue ao circuito externo, pois uma parte é “consumida” no circuito interno, sendo dissipada sob forma de calor.

Força elétrica

A força elétrica é originada pela interação de uma carga elétrica com outras cargas elétricas, que podem ter sinal positivo ou negativo. Esta força pode ser de repulsão ou atração, conforme os sinais das cargas; se de sinais contrários se atraem as de sinais iguais se repelem.
Fórmula de força entre duas cargas:
Aonde q1 e q2 são as intensidades das cargas, d é a distância entre elas e k é a constante, que depende do meio no qual se encontram as cargas (no váculo k = 9 × 10⁹).

Associação de Resistores

Em nosso dia-a-dia utilizamos vários aparelhos elétricos onde são empregados circuitos com dois ou mais resistores. Em muitos destes circuitos, um único resistor deve ser percorrido por uma corrente elétrica maior que a suportada, e nestes casos utiliza-se uma associação de resistores. Em outras aplicações vários resistores são ligados um em seguida do outro para obter o circuito desejado, como é o caso das lâmpadas decorativas de natal.

Os resistores podem ser associados basicamente de três maneiras diferentes: Associação em série, associação em paralelo e associação mista.

Para efeito de cálculos, em muitos casos será necessário descobrir como a série de resistores se comporta como um todo. Nestes casos utilizamos o conceito de resistor equivalente. Que é um resistor que tem as mesmas propriedades da associação, ou seja, uma resistência que seja a mesma do conjunto, esta resistência é chamada resistência equivalente.

Associação em série:

Na associação em série todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. Os resistores são ligados um em seguida do outro, existindo apenas um caminho para a corrente elétrica. Observe a figura abaixo:

Associação em paralelo:

A associação de resistores em paralelo é um conjunto de resistores ligados de maneira a todos receberem a mesma diferença de potencial (ddp). Nesta associação existem dois ou mais caminhos para a corrente elétrica, e desta maneira, os resistores não são percorridos pela corrente elétrica total do circuito. Observe a figura.
A corrente, em uma associação de resistores em paralelo, é a soma das correntes nos resistores associados.

Na associação em paralelo, o valor da resistência equivalente é sempre menor que o valor de qualquer resistência dos resistores da associação. Este valor pode ser obtido com as seguintes equações:
Associação mista:

Uma associação mista é composta quando associamos resistores em série e em paralelo no mesmo circuito. Observe na figura abaixo que os resistores R1 e R2 estão em série e os resistores R3 e R4 estão em paralelo:
Nas associações mistas também podemos encontrar um valor para a resistência equivalente. Para isto devemos considerar cada associação (série ou paralelo) separadamente, sendo que todas as propriedades descritas acima são válidas para estas associações.

O que um Apere ?

Relativo à qualidade, o ampere "é atualmente definido em termos de uma corrente que, se mantida em dois condutores paralelos retos de tamanhos e em posições específicas, irão produzir uma certa quantidade de força magnética entre os condutores." Quantitativamente, um ampere é definido como a corrente que produz uma força atrativa de 2 × 10⁻⁷ por metro de comprimento entre dois condutores retos parrelos de comprimento infinito e secção circular desprezível colocadas a um metro de distância uma da outra no espaço livre. A definição é baseada na lei de Ampère.

O ampere é uma unidade fundamental do SI, juntamente com o metro, kelvin, segundp, mol, candela e o quilograma: ele é definido sem a referência de quantidade de carga elétrica. É calculado por A=C/t, ou coulomb por segundo.

O que é um ohm ?

O ohm (símbolo: Ω) é a unidade de medida da resistência elétrica, padronizada pelo SI (Sistema Internacional de Unidades). Corresponde à relação entre a tensão de um volt e uma corrente de um ampère sobre um elemento, seja ele um condutor ou isolante. Ou melhor, um resistor que tenha uma resistência elétrica de 1 ohm, causará uma queda de tensão de 1 volt a cada 1 ampère de corrente que passar por ele.

O ohm é simbolizado pela letra grega ômega maiúsculo (Ω) e seus múltiplos mais usados são o quilo-ohm (kΩ) = 1.000 Ω; e o megaohm ou "megohm" (MΩ) = 1.000.000 Ω.

O nome desta unidade é uma homenagem a Georg Simon Ohm (1787-1854), que descobriu relações matemáticas extremamente simples envolvendo as dimensões dos condutores e as grandezas elétricas, definindo o conceito de resistência elétrica e formulando o que passou a ser chamada Lei de Ohm.

Capacitor básico e capacitância

O capacitor mais simples e mais fácil de estudar, que será denominadocapacitor básico, é dado na Figura 01: duas placas metálicas retangulares planas e paralelas, de espessura desprezível, de dimensões a e b, separadas de uma distância d.

A igualdade fundamental do capacitor (para qualquer forma geométrica. Não somente o básico mencionado) é a proporcionalidade entre a carga elétrica armazenada q e a tensão aplicada V:

q = C V #A.1#.

A constante de proporcionalidade C é denominada capacitância do capacitor.

No Sistema Internacional, a unidade de carga elétrica é o coulomb (C) e a de tensão elétrica, o volt (V).
Portanto, a unidade de capacitância é o coulomb por volt (C/V), que é denominada farad (F). O farad é uma unidade muito grande para a maioria dos valores usuais e quase sempre são usados os submúltiplos microfarad (µF), nanofarad (nF) e picofarad (pF).

Pode ser demonstrado que a energia armazenada no capacitor é dada por

W = (1/2) C V2 #B.1#. Onde W é a energia em joules.

De acordo com fórmulas da eletricidade, para o capacitor básico da Figura 01 e no vácuo, a capacitância é dada por:

C = ε0	a b	#C.1#
	d

Onde ε₀ é a constante de permissividade (ou constante elétrica) do vácuo e os demais fatores conforme figura.

Desde que ε₀ é uma constante, a capacitância depende apenas das dimensões geométricas, isto é, da área das placas (produto a b) e da distância d entre elas.

No lugar do vácuo, um material isolante elétrico pode preencher o espaço entre placas conforme Figura 02.

No caso de capacitores, esse material é denominado dielétrico.

O físico Michael Faraday verificou que a capacitância aumenta e, para o capacitor básico, é dada por:

C = k ε0	a b	#C.1#
	d

Ou seja, é a igualdade anterior multiplicada por um fator k.

Foi verificado na prática que o fator k não depende da forma geométrica do capacitor. É uma propriedade do material isolante e é denominadaconstante dielétrica do mesmo. É evidente que, para o vácuo, k = 1.

Assim, para um capacitor genérico, a capacitância pode ser resumida pela igualdade:

C = k ε0 X #E.1#.

Onde X é uma grandeza com dimensão de comprimento e depende da geometria do capacitor (no caso de placas retangulares e paralelas, X = a b / d, conforme já visto).

Exemplo: pode-se demonstrar que, para um capacitor formado por dois cilindros concêntricos de raios R e r (sendo R o externo) e comprimento L tal que L >> R, vale:

X =	2 π L	#F.1#
	ln (R/r)

A tabela abaixo dá os valores aproximados da constante dielétrica para alguns materiais.

Material	k	kV / mm	Material	k	kV / mm
Água	78	-	Polietileno	2,3	50
Âmbar	2,7	90	Poliestireno	2,6	25
Ar	1,00054	0,8	Porcelana	6,5	4
Baquelita	4,8	12	Quartzo	3,8	8
Celulose	3,7	-	Teflon	2,1	60
Dióxido de titânio	100	6	Vácuo	1	∞
Mica	5,4	160	Vidro comum	7,75	-
Neoprene	6,9	12	Vidro pirex	4,5	13
Papel	3,5	14

Observações:

• Alguns valores podem variar um pouco, pois materiais industrializados podem ter composições diferentes de acordo com o fabricante.

• Onde disponível, o fator kV/mm dá a rigidez dielétrica do material. Indica o maior gradiente de potencial ao qual o material pode ser submetido sem produzir uma descarga elétrica.