Apostila Resistor Capacitor-V1.0

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ApostilaConhecendo Resistores e Capacitores

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INDICE

1. Fonte de energia eltrica ................................................................. 02 1.1 Fonte CC (corrente contnua)................................................ 05 1.2 Fonte CA (corrente alternada)............................................... 06 2. Corrente eltrica ............................................................................ 07 3. Resistor (parte 1) .......................................................................... 09 4. Introduo Lei de hm ................................................................ 09 4.1 Exerccios de fixao ................................................................ 12 5. Resistor (parte 2) .......................................................................... 13 5.1 Resistor fixo ...................................................................... 13 5.2 Cdigo de cores ................................................................. 17 5.3 Exerccios de fixao .......................................................... 20 5.4 Resistor varivel ................................................................ 21 5.5 Associao de resistores ..................................................... 23 5.5.1 Associao srie ................................................................ 23 5.5.2 Associao paralela .......................................................... 25 5.5.3 Associao mista .............................................................. 26 5.5.4 Exerccios de fixao ........................................................ 27 6. Capacitor ...................................................................................... 27 6.1 Capacitor fixo .................................................................... 31 6.2 Capacitor varivel .............................................................. 33 6.3 Cdigo de capacitores ........................................................ 35 6.4 Exerccios de fixao ........................................................... 39 6.5 Carga e descarga de capacitores ......................................... 40 6.5.1 Carga .............................................................................. 41 6.5.2 Descarga ......................................................................... 44 6.5.3 Exerccios de fixao ........................................................ 45

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Definio de EletrnicaEletrnica o ramo da cincia que estuda o uso de circuitos formados por componentes eltricos e eletrnicos, com o objetivo principal de representar, armazenar, transmitir ou processar informaes alm do controle de processos e servo mecanismos. WIKIPDIA

APRESENTAO Essa apostila aborda a parte prtica bsica de eletrnica, envolvendo os componentes mais comuns, no que diz respeito a smbolos e encapsulamentos. Na fase preparatria para introduo em componentes eletrnicos, trabalharemos com o princpio de funcionamento de circuito eltrico, de maneira sucinta, uma fez que o assunto ser abordado com detalhes em outro momento. A introduo se faz necessria para que possamos entender o funcionamento bsico de cada componente aqui abordado. Todos os smbolos, encapsulamentos e valores de componentes encontrados nessa apostila so comerciais e atualmente utilizados, portanto de fcil acesso.

1. FONTE DE ENERGIA ELTRICA A fonte um elemento bsico usado para alimentao de circuitos eltricos e eletrnicos e classificam-se em: Contnua, pulsante e alternada. As fontes possuem em terminais de sada uma d.d.p. (diferena de potencial) que quando ligados um no outro atravs de uma carga, cria-se uma fora que movimenta os eltrons do potencial maior (positivo, +) para o menor (negativo, -), sentido convencional (adotado). Essa fora chamada de f.e.m. (fora eletro-motriz) e ao movimento dos eltrons dado o nome de Corrente eltrica. Vamos usar como exemplo duas caixas dgua para entendermos melhor essas grandezas eltricas.

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Exemplo prtico:

Figura 1 Temos no exemplo da figura 1, duas caixas dgua colocadas em nveis diferentes, proporcionando assim uma diferena de nvel, ou uma diferena de potencial (d.d.p.). Se interligarmos o potencial maior ao potencial menor atravs de um condutor (cano), a fora exercida pela d.d.p. far com que circule pelo condutor, um fluxo de gua no sentido do potencial maior para o menor. No nosso exemplo: - d.d.p. a diferena de nvel entre as caixas; - f.e.m. a fora da gravidade - Corrente eltrica o fluxo de gua Resumindo, se existir uma conexo entre uma diferena de potencial, uma fora eletro-motriz far circular por essa conexo um fluxo de corrente eltrica do positivo para o negativo (sentido convencional). A unidade de medida para representarmos uma d.d.p. (diferena de potencial) o Volt (V), e os mltiplos e submltiplos mais usados so: - kV (quilo Volts) x103 - mV (mili Volts) x10-3 A unidade de medida para representarmos uma intensidade de fluxo de corrente eltrica o Ampre (A), e os mltiplos e submltiplos mais usados so: - kA (quilo ampres) - mA (mili ampres) - A (micro ampres) _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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Obs.:

Os mltiplos e submltiplos so utilizados juntos as unidades de medida para simplificar a representao das mesmas, sendo aplicadas nas principais grandezas como (Volt, Ampre, hm, Watt, Farad, metro, grama, litro, etc.) e simbolizados como: = = = = = = = x109 x106 x103 x10-3 x10-6 x10-9 x10-12

-

G (Giga) M (Mega) k (quilo) m (mili) (micro) n (nano) p (pico)

Exemplos: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 5km (quilo metros ou kilmetros) = 5 x103 m = 5000m (metro) 3kg (quilo grama ou kilograma) = 3 x103 g = 3000g (grama) 0,02m (metro) = 20 x10-3 m = 20mm (milmetro) 200ml (mili litro) = 200 x10-3 l = 0,02L (litro) 0,012A (ampres) = 12 x10-3 A = 12mA (mili ampres) 1000V (Volts) = 1 x103 V = 1KV (quilo Volt) 0,7mA (mili ampres) = 700 x10-6 A = 700A (micro ampres)

Dessa forma observa-se que os valores so multiplicados ou divididos por 1000 (mil) em cada nvel, para alterarmos a representao da unidade final. Vejamos como ficaria 1Volt convertido em mltiplos e submltiplos mais comuns: G (Giga) M (Mega) k (quilo) = x109 = x106 = x103 0,000000001 GV 0,000001 MV 0,001 kV 1V 1.000 mV 1.000.000 V 1.000.000.000 nV 1.000.000.000.000 pV Em qualquer linha que estiver, divida por 1000 a cada linha que subir e represente com a letra. Se for descer, multiplique por 1000 a cada linha. Conforme exemplo ao lado

1Volt unidade bsica m (mili) (micro) n (nano) p (pico) = = = = x10-3 x10-6 x10-9 x10-12

muito comum inserir os smbolos (letras) de mltiplos e submltiplos para eliminar os zeros em uma grandeza. Mais exemplos (embora as duas maneiras estejam corretas) Se usa 1kg e no 1000g (mil gramas) Se usa 80km e no 80.000m (oitenta mil metros) _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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1.1- FONTE CC (Corrente contnua) Fonte de corrente contnua aquela onde o fluxo de corrente eltrica circula pela carga sempre constante e em um nico sentido. Exemplos de fonte cc. Pilha Bateria Fonte eletrnica retificada e estabilizada

Tipos e smbolosFonte fixa simples Uma pilha de 1,5V um exemplo de fonte fixa.

Fonte fixa simtrica Com duas pilhas em srie um exemplo de fonte simtrica, onde a partir da referncia, temos tenso positiva e negativa. Da mesma forma, se ignoramos a referncia, temos a soma das fontes, obtendo uma fonte de 3V.

Fonte varivel

Com esse tipo de fonte podemos variar (ajustar) qualquer valor de tenso dentro da faixa especificada. Exemplo: fonte varivel de 0v a 30v.

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1.2- FONTE CA (Corrente alternada) Fonte de corrente alternada aquela que, o prprio nome j diz, alterna o sentido de corrente devido a sua mudana de polaridade. As formas de onda (tipos) de fonte c.a., mais comuns so as Senoidal, Triangular e Quadrada.

Tipos e smbolosSenoidal Com esse smbolo senoidal, representamos uma fonte de energia muito comum no nosso dia a dia que a tomada de 110 ou 220 Volts A fonte de corrente alternada ser vista com mais detalhes em outro momento, mas mostramos a seguir alguns espectros (formas de ondas) de alguns sinais alternados e contnuo, a ttulo de ilustrao. Triangular Quadrada

Senoidal Onde: V +V -V t T = = = = =

Quadrada tenso tenso positiva tenso negativa tempo perodo

Contnua

Os sinais alternados so especificados pelo tipo, tenso mxima e freqncia. Exemplo: Nossa tomada 220V o sinal do tipo senoidal, tenso mxima (tenso de pico) de aproximadamente 311Volts e freqncia de 60 Hz. _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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2- CORRENTE ELTRICA Corrente eltrica como j comentado anteriormente, o fluxo de eltrons entre a diferena de potencial. Essa corrente eltrica circulando por vrios componentes eletroeletrnicos de um circuito, que ocasiona o funcionamento do mesmo. Muitos componentes no podem receber a corrente mxima gerada na fonte de alimentao, por possurem caractersticas internas que os levariam a danos irreparveis (queima). Devido a isso, necessitamos limitar o fluxo de corrente eltrica para esses componentes. O componente responsvel por essa funo o resistor, que coloca-se no caminho da corrente eltrica, proporcionando uma resistncia (obstculos) sua passagem, diminuindo a sua intensidade.

Figura 2

Na figura 2 temos um exemplo prtico para explicarmos o funcionamento de um resistor. As duas caixas com gua formam nossa diferena de potencial (d.d.p.), a tubulao, nosso condutor e o registro o nosso resistor. Nesse processo observa-se que, a medida que fechamos nosso registro, a intensidade de fluxo de gua diminui, pois estamos colocando mais dificuldade a passagem da gua. Em um circuito eltrico o resistor tem a mesma funo, ou seja, impor dificuldade passagem da corrente eltrica, diminuindo seu fluxo (intensidade).

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Figura 3 Observe o desenho da figura 3, onde fechamos o um pouco o registro, o fluxo de gua diminui. Outra coisa muito importante a ser observado e entendido que, nesse circuito, em qualquer ponto da tubulao a vazo de gua a mesma. NO podemos falar que antes do registro passa mais gua do que depois do registro, ou seja, se do potencial maior (caixa de cima), sai 10 litros por segundo, no potencial menor (caixa de baixo) chega 10 litros por segundo. A intensidade do fluxo ser igual em todo o condutor, antes e depois da resistncia (registro).

Figura 4

Figura 5

Na figura 4 fechamos completamente o registro e observamos que no tem mais fluxo de gua. Podemos dizer que o circuito foi interrompido ou desconectado como ilustra a figura 5.

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3- RESISTOR (parte 1) O resistor um semicondutor cuja funo dificultar a passagem de corrente eltrica, limitando a sua intensidade atravs de uma resistncia eltrica e distribuindo-a aos demais componentes. O resistor apresenta-se em dois tipos: Fixo e varivel. A unidade de medida de resistncia eltrica o Ohm ( ou R) e os mltiplos mais usados so: M (mega Ohms) k (quilo Ohms)

Tipos e smbolosResistor fixo Resistor varivel e ajustvel

4- INTRODUO LEI DE HM A Lei de Ohm ser apresentada de maneira simples, pois trata-se de um assunto abordado em detalhes em um outro momento. Tendo um circuito contendo uma fonte de corrente contnua e um resistor como carga, ligado em seus terminais como na figura 6, teremos imediatamente um fluxo de corrente eltrica contnua e constante que parte do potencial maior (positivo) para o menor (negativo) passando pelo resistor. A intensidade do fluxo de corrente eltrica depende da diferena de potencial (d.d.p.) em Volts e do valor ohmico do resistor (resistncia). Compare isso com o exemplo das caixas dgua anteriores, ou seja, a intensidade do fluxo da gua, depende da altura que estiver a caixa de cima e de quanto se fecha o registro. Nesse circuito a Lei de Ohm nos permite calcular o valor de qualquer uma dessas grandezas (corrente, tenso e resistncia), desde que saibamos as outras duas. _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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Onde: V = tenso (d.d.p.) em Volt (V) I = intensidade de corrente eltrica em Ampre (A) R = resistncia eltrica em Ohm ()

Figura 6 A Lei de Ohm diz que V=R.I, portanto se quisermos calcular outro valor, basta isol-lo na frmula. Exemplo: Se no circuito acima tivssemos uma tenso de 12v (Volts) ligada a um resistor de 10, a intensidade de corrente eltrica seria de :

I=V/R I = 12/10 I = 1,2A (Ampres)Devido a uma corrente eltrica passando pelo resistor, e esse impondo uma resistncia sua passagem, acaba transformando a energia eltrica em energia trmica aquecendo seu corpo. Em alguns casos essa energia trmica passa a ser desprezvel, mas em outros, devemos considerar de fundamental importncia nos clculos de um circuito eletroeletrnico. A essa transformao dado o nome de Potncia. Num circuito eltrico como o exemplo anterior, devemos calcular a potncia para podermos dimensionar um resistor adequado, para que possa dissipar essa potncia sem ocasionar sua queima. Os resistores dissipam o calor gerado trocando-o com o ambiente (ar) de modo natural ou forado (ventilador), portanto quanto maior for o corpo do componente, mais material ter para aquecer e maior ser o contato com o ar, sedo assim, maior ser a potncia que suportar. Existem tambm resistores construdos com material que possibilita melhor troca de calor (dissipao) com o ambiente, mantendo-o com tamanhos reduzidos. A unidade de medida de potncia WATT (W) e os mltiplos e submltiplos mais comuns so: kW (quilo Watt) mW (mili Watt) _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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A Lei de Ohm tambm diz que P=V.I Onde: P = potncia em Watts (W) V = tenso em Volts (V) I = corrente em Ampres (A) Exemplo: Em um circuito eltrico temos um resistor conectado a uma fonte c.c. de 10v (Volts). Sabendo que passa pelo resistor uma corrente eltrica de intensidade igual a 2A (Ampres) pede-se: qual o valor ohmico do resistor e a potncia que dever suportar. Valor ohmico R = V/I R = 10/2 R = 5 Potncia P = V.I P = 10.2 P = 20w Exemplo prtico do dia a dia:

Figura 7 Na figura 7 representamos um esquema eltrico de um chuveiro ligado a uma fonte de corrente alternada. Observe que existe uma fonte, uma resistncia e uma chave seletora de temperatura. A posio atual da chave est em FRIO, pois a resistncia est desligada. _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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Se ligarmos na posio MORNO e ligar o chuveiro, a presso da gua ligar o pressostato que far circular corrente eltrica por toda a resistncia. Como no circuito estamos usando toda a resistncia para a passagem da corrente, ela ser a menor possvel, aquecendo menos e conseqentemente diminuindo a potncia. Se ligarmos a chave na posio QUENTE, usamos apenas uma parte da resistncia que far com que a corrente aumente, e com isso aumenta tambm a potncia. A resistncia do chuveiro aquece por causa da corrente que passa por ela e precisa dissipar esse calor (espalhar). Quem tira o calor da resistncia a gua que passa por ela, que acaba saindo quente. Quando abrimos bastante o registro do chuveiro a gua passa rapidamente pela resistncia e esquenta pouco. Se queremos um banho mais quente, normalmente fechamos um pouco o registro pra gua ficar mais tempo em contato com a resistncia e sair mais quente. Se fecharmos muito, diminu a presso da gua e o pressostato desliga a resistncia pra evitar que ela queime. Por isso que ao instalar o chuveiro, primeiramente temos que ench-lo de gua pra depois ligar. Porque se ligar sem gua, a resistncia no ter com quem trocar calor e queimar. Na figura 6, onde temos o circuito com o resistor, funciona do mesmo jeito. A diferena do resistor que a funo dele limitar a passagem da corrente eltrica, conseqentemente pode aquecer. J a resistncia do chuveiro, sua funo aquecer e isso acontece porque ela limita a passagem da corrente.

4.1- EXERCCIOS DE FIXAO Lista EF01 OBS.: Para todos obterem resultados aproximados, adotem as seguintes regras: 1 Utilizar no resultado final o mltiplo ou submltiplo apropriado; 2 Nunca esquea de colocar a unidade de medida correta junto ao valor; 3 Utilizar no mximo duas casas depois da vrgula, arredondando a segunda para cima, caso a terceira seja maior que 4; 4 Nunca arredondar um valor antes de represent-lo com submltiplo; 5 Evitar usar um valor arredondado para prosseguir com outros clculos; 6 Tenha sempre mo uma calculadora.

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5- RESISTOR (parte 2) Como j mencionado, os resistores so classificados em dois tipos: fixos e variveis. Os resistores fixos so aqueles cujo valor da resistncia no pode ser alterada, enquanto que os variveis tm a sua resistncia modificada dentro de uma faixa de valores atravs de um cursor mvel. 5.1- RESISTOR FIXO Os resistores fixos so comumente especificados por trs parmetros: o valor nominal da resistncia eltrica; a tolerncia, ou seja, a mxima variao em porcentagem do valor nominal; e a mxima potncia eltrica dissipada. Exemplo: Um resistor com valores de 100, 5% e 1/4W, significa que possui um valor nominal de resistncia de 100 (Ohms), uma tolerncia sobre esse valor de mais ou menos 5% e pode dissipar uma potncia de no mximo 1/4W (Watts) ou 0,25W. Dentre os tipos de resistores fixos, destacamos os de fio, de filme de carbono e o de filme metlico. Resistor de fio : Consiste basicamente em tubo cermico, que servir de suporte para enrolarmos um determinado comprimento de fio, de liga especial (nquel-cromo) para obter-se o valor desejado. Os terminais desse fio so conectados aos terminais presos ao tubo.

Cilindro

Fio

Terminal

Figura 8 _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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Os resistores de fio so encontrados com valores de resistncia de alguns Ohms () at alguns quilo Ohms (k), e so aplicados onde se exige altos valores de potncia, acima de 5W (Watts), sendo sua especificaes impressas no prprio corpo.

Figura 9 Resistor de filme de carbono: Consiste em um cilindro de porcelana recoberta por um filme (pelcula) de carbono. O valor da resistncia obtido mediante a formao de sulco (corte), transformando a pelcula em uma fita helicoidal. Esse valor pode variar conforme a espessura do filme e largura da fita formada. Como revestimento, encontramos uma resina protetora sobre a qual ser impresso um cdigo de cores, que identificar seu valor nominal e tolerncia. Observe a figura 10.

Cilindro

Pelcula

Sulco

Terminal

Cdigo de cores

Figura 10

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Os resistores de filme de carbono so destinados ao uso geral e suas dimenses fsicas determinam a mxima potncia que pode dissipar.

Figura 11 Resistor de filme metlico: Sua estrutura idntica ao de filme de carbono, somente que, utilizamos uma liga metlica (nquel-cromo) para formarmos a pelcula, obtendo valores mais precisos de resistncia, com tolerncias abaixo de 2%. Os de filme metlico tambm possuem melhor dissipao de calor, possuindo assim, potncias maiores que os de filme de carbono, mantendo-se em tamanhos reduzidos.

Figura 12 Encontramos atualmente resistores bem menores, soldados em placas eletrnicas, conhecido como resistor SMD, que traduzindo significa montagem em superfcie. Esses resistores, assim como outros componentes, possuem terminais de solda acoplados no prprio corpo e extremamente curtos. Muitos desse resistores (os menores), no possuem valores impressos no seu corpo e s sabemos que so resistores pela identificao na placa, ao lado do componente, do tipo R1, R2 ... . Os valores desses resistores so obtidos atravs do esquema eletrnico da placa ou catalogo do fabricante.

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IMAGEM AMPLIADA

Comparando os dois

Figura 13

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5.2- CDIGO DE RESISTORES Os resistores de filme de uso geral, possuem impresso em seu corpo um cdigo de cores que identifica a sua resistncia, tolerncia e s vezes o coeficiente de temperatura, que vem a ser a variao do valor de resistncia com o variao de temperatura de trabalho. A tabela a seguir, mostra como fazer a leitura desse cdigo de cores. Com 4 faixas Com 5 faixas Com 6 faixas

COR

Preta Marrom Vermelha Laranja Amarela Verde Azul Violeta Cinza Branca Ouro Prata

1 2 3 Algar. Algar Algar. . 0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9 -

Fator Mult. 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 10-1 10-2

Toler. 1% 2% 0,5% 0,25% 0,1% 0,05% 5% 10%

Coef. T. PPM/C 100 50 15 25 10 5 1 -

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Exemplo:

4 faixa = ouro = 5 % 3 faixa = vermelho = x102 2 faixa = violeta = 7 1 faixa = amarela = 4 2 47 x 10 5 % = 4700 5 % = 4,7k 5 % = 4k7 5 %

5 faixa = marrom = 1% 4 faixa = ouro = x10-1 3 faixa = cinza = 8 2 faixa = amarelo = 4 1 faixa = laranja = 3 348 x 10-1 1% = 34,8 1%

Resistores com 4 faixas so de filme de carbono e possuem tolerncias acima de 1%. Resistores com 5 faixas so de filme metlico e de preciso, ou seja, de tolerncia menores que 2%. Resistores com 6 faixas, alm de serem de preciso, possuem a indicao de coeficiente de temperatura. Esse coeficiente de temperatura dado em PPM/C, que significa Parte Por Milho por Graus. Por exemplo, uma faixa de coeficiente de cor laranja, significa que o resistor sofre uma variao de sua resistncia de 15 para cada 1M por grau de temperatura. Podemos encontrar em alguns circuitos antigos, resistores com apenas 3 faixas, por no existir a faixa de tolerncia, indicando assim que o resistor possui uma tolerncia de 20% (no encontrado mais comercialmente). Os resistores com cdigo de cores, pode nos deixar na dvida quanto a que lado do resistor devemos comear a leitura do cdigo. Para esclarecermos essas dvidas, devemos nos atentar para as seguintes dicas: _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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As faixas normalmente so agrupadas do lado de um dos terminais, portanto a faixa mais prxima desse terminal a primeira, ou primeiro algarismo significativo; A primeira faixa nunca dever ser de cor preta, prata ou ouro, conforme tabela; A segunda faixa nunca dever ser de cor prata ou ouro, conforme tabela; Geralmente quando no se consegue posicionar, faz-se a leitura nos dois sentidos, e a que a tabela no permitir, descarta-se. Entretanto, existem alguns resistores de preciso que se consegue ler pela tabela dois valores diferentes. Os resistores obedecem uma serie de valores comerciais, que basta comparar os dois valores obtidos, para verificar qual deles existe. Depois de todas as tentativas anteriores, essa ltima infalvel.

Os valores comerciais para resistores obedecem as sries E-6, E-12, E24, E-48 e E-96 apresentadas na tabela a seguir:E-6 E-12 E-24 10 10 10 33 100 178 316 562 100 133 178 237 316 422 562 750 15 12 11 36 105 187 332 590 102 137 182 243 324 432 576 768 22 15 12 39 110 196 348 619 105 140 187 249 332 442 590 787 33 18 13 43 115 205 365 649 107 143 191 255 340 453 604 806 47 22 15 47 121 215 383 681 110 147 196 261 348 464 619 825 68 27 16 51 127 226 402 715 113 150 200 267 357 475 634 845 33 18 56 133 237 422 750 115 154 205 274 365 487 649 866 39 20 62 140 249 442 787 118 158 210 280 374 499 665 887 47 22 68 147 261 464 825 121 162 215 287 383 511 681 909 56 24 75 154 274 487 866 124 165 221 294 392 523 698 931 68 27 82 162 287 511 909 127 169 226 301 402 536 715 953 82 30 91 169 301 536 953 130 174 232 309 412 549 732 976

E-48

E-96

Vejamos agora como encontrar na tabela o valor de um resistor: Para as sries E-6, E-12 e E-24 tomemos como exemplo, o cdigo 15 que consta nas trs sries. Para esse cdigo, podemos encontrar no mercado resistores com os seguintes valores:

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0,15 1,5 15 150 1500 ou 1k5 15000 ou 15k 150000 ou 150k 1500000 ou 1M5 15000000 ou 15M Observe que o cdigo 15 est presente em todos os valores. Assim faremos para todos os cdigos dessas sries. Para as sries E-48 e E-96 tomemos como exemplo, o cdigo 196 que consta nas duas sries. Para esse cdigo, podemos encontrar no mercado resistores com os seguintes valores: 1,96 19,6 196 1960 19600 ou 19,6k 196000 ou 196k 1960000 ou 1960k 19600000 ou 19,6M Da mesma forma, o cdigo 196 est presente em todos os valores. Assim faremos para todos os cdigos dessas sries. Os resistores encontrados nessas sries, so os chamados de resistores de preciso por apresentarem tolerncia abaixo de 2% e mais de 4 faixas. Em um exerccio onde calculamos um valor de resistor, devemos optar sempre por um valor comercial mais prximo e preferencialmente, acima do calculado para ser usado na prtica. 5.3- EXERCCIOS DE FIXAO Lista EF02

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5.4- RESISTOR VARIVEL Os resistores variveis so conhecidos como potencimetro, devido suas aplicaes como divisores de tenso em circuitos eletrnicos. Um potencimetro, consiste basicamente em uma pelcula de carbono, ou de fio percorrido por um cursor mvel, que atravs de um sistema rotativo ou deslizante, altera o valor da resistncia entre seus terminais. Comercialmente, os potencimetros so especificados pelo valor nominal da resistncia mxima, impresso em seu corpo. Terminal do cursor Figura 14

Terminal extremo

Cursor mvel

Pelcula resistiva ou enrolamento de fio Eixo

Na prtica, encontramos vrios modelos de potencimetros, que dependendo do tipo de aplicao, possuem caractersticas mecnicas diversas. Abaixo segue alguns modelos de resistores variveis:

Potencimetro comum

Potencimetro multivoltas

Potencimetro duplo

Knob (boto) para potencimetro

Potencimetro deslizante

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Os potencimetros acima so de atuao externa, ou seja, ficam dispostos em painis para que se possa mexer constantemente. J os de baixo, conhecidos como trimpots, so de atuao interna, ficam dentro dos equipamentos soldados na placa e precisam de ferramenta para ajust-los (chave de fenda).

Trimpot comum

Trimpots multivoltas

Existem potencimetros de fio, que so aplicados em situao onde maior a sua dissipao de potncia, possuindo uma faixa de baixos valores de resistncia (at k). J os potencimetros de pelcula so aplicados em situao de menor dissipao de potncia, possuindo uma ampla faixa de valores de resistncia (at M). Quanto variao de resistncia, os potencimetros de pelcula de carbono podem ser lineares ou logartmicos, isso , uma caracterstica de variao linear ou logartmica de sua resistncia. Abaixo mostramos duas curvas de variao de resistncia com relao ao deslocamento do cursor. Resistncia nominal

ngulo de rotao do eixo

Para medirmos a variao da resistncia de um potencimetro, utilizamos um ohmmetro, devendo este ser conectado entre o terminal central e um dos extremos, conforme mostra a figura 15.

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A B C

Figura 15

Ao girarmos o eixo no sentido horrio, teremos um aumento da resistncia entre os terminais B e C e uma diminuio proporcional entre os terminais B e A, observando que a soma dos dois valores ser igual resistncia nominal, que obtida entre os terminais A e C. 5.5- ASSOCIAO DE RESISTORES Os resistores podem ser associados em um circuito em srie, paralelo ou misto. A associao de resistores ser visto de maneira simplificada. 5.5.1- ASSOCIAO EM SRIE Chamamos de associao srie, um circuito que possui mais de um resistor ligados de maneira que s exista um caminho para que a corrente eltrica circule, do positivo da fonte at o negativo, como na figura 16:

Figura 16 _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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No circuito acima, existe uma resistncia total chamada de resistncia equivalente, que no circuito srie calculamos da seguinte maneira: Req = R1 + R2 + R3 + ... + Rn Exemplo: Req = R1 + R2 + R3 Req = 100 + 330 + 470 Req = 900 Em um circuito srie, quanto mais resistores tivermos associados, maior ser a resistncia equivalente. Vale dizer que a resistncia equivalente, ter valor sempre maior do que o maior dos resistores associados. A corrente eltrica enxerga no seu caminho, uma nica resistncia, e parte com sua intensidade j determinada, calculada pela Lei de Ohm. Portanto, em um circuito srie, a intensidade de corrente que passa por cada componente, igual. Entretanto, a tenso da fonte, se divide entre os componentes, como mostra a figura 17 abaixo:

Figura 17 A tenso da fonte V igual a soma das tenses nos componentes, ou seja, V = Vr1 + Vr2 + Vr3. A tenso em cada componente calculada separadamente utilizando tambm a Lei de Ohm . Exemplo Vr1 = R1. Ir1 Vr1 = tenso no resistor R1 R1 = valor hmico do resistor Ir1 = corrente eltrica que passa por R1, que no caso da associao srie, igual a corrente total (It). _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

Sendo:

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5.5.2- ASSOCIAO PARALELA Uma associao paralela de dois ou mais resistores caracterizada conforme mostra a figura 18 a seguir:

Figura 18 No circuito acima, tambm existe uma resistncia equivalente (total), que no circuito paralelo calculamos da seguinte maneira: 1/Req = 1/R1 + 1/R2+ 1/R3 + ... + 1/Rn ou ento aplica-se a formula para a associao de dois resistores apenas de cada vez: Req = R1 . R2 R1 + R2 Exemplo:

Opo 1 1 = 1 + 1 Req R1 R2 1 = 1 + 1 Req 100 1000 1 = 10 +1 Req 1000 11 Req = 1000 Req = 1000 11 Req = 90,91

Opo 2 Req = R1 . R2 R1 + R2 Req = 100 . 1000 100 + 1000 Req = 100000 1100 Req = 90,91

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Em um circuito paralelo, quanto mais resistores tivermos associados, menor ser a resistncia equivalente. Tambm vale dizer que a resistncia equivalente, ter valor sempre menor do que o menor dos resistores associados. Nesse circuito a corrente total, tambm parte com seu valor j determinado, porm, encontra vrios caminhos para percorrer, dividindo entre os componentes e depois unindo-se novamente at o negativo. Como podemos observar no circuito abaixo, a corrente eltrica se divide entre os resistores ao passo que a tenso aplicada com mesmo valor sobre todos eles. Portanto, inverso ao circuito em srie.

Figura 19 A corrente total que parte da fonte V igual a soma das correntes nos componentes, ou seja, It = Ir1 + Ir2 + Ir3. A corrente em cada componente calculada separadamente utilizando tambm a Lei de Ohm . Exemplo Ir1 = Vr1/R1 5.5.3- ASSOCIAO MISTA Nessa associao aplicada a mistura da associao srie com a paralela, como mostra o esquema da figura 20 abaixo, e calculamos cada valor analisando o circuito separadamente:

Figura 20 _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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Nesse caso, por exemplo, devemos associar R2 com R3 por estarem em paralelo, substituindo os dois por uma resistncia equivalente, e essa por sua vez estar em srie com o resistor R1, fazendo ento a associao em srie entre os dois resultando na resistncia total equivalente. 5.5.4- EXERCCIOS DE FIXAO Lista EF03

6 CAPACITOR

O capacitor um componente, que tem como finalidade armazenar energia eltrica. formado por duas placas condutoras, tambm denominadas de armaduras, separadas por um material isolante conhecido como dieltrico. Ligados a estas placas condutoras, esto os terminais para conexo deste com outros componentes, conforme mostra a figura 21. Armadura

Dieltrico Terminal Figura 21 A caracterstica que o capacitor apresenta de armazenar mais ou menos cargas eltricas por unidade de tenso chamada de capacitncia (C). A unidade de medida para a capacitncia o Farad (F). Alm do valor da capacitncia, preciso especificar o valor limite de tenso a ser aplicada entre seus terminais. Esse valor denominado tenso de isolao e varia conforme o tipo de capacitor.

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Vamos associar o capacitor caixa dgua de nossa casa para entendermos o seu funcionamento. Observe, primeiramente, que na figura acima temos um condutor (cano) que liga a fonte (gua da rua) caixa para armazenarmos a gua. Na caixa temos outro condutor que leva a gua para a casa. Dessa forma, sabemos que se faltar gua da rua (fonte), no faltar gua na casa porque temos gua armazenada na caixa. A casa ser abastecida at a caixa esvaziar (se descarregar). Se antes disso, voltar a ter gua da rua, a caixa ser novamente enchida (ou carregada). Muito bem, o capacitor tem a mesma funo, armazenar energia eltrica. Tambm podemos comparar o capacitor com uma bateria recarregvel como a de telefone celular, porm o processo de carga e descarga muito mais rpido. No exemplo da caixa dgua tambm sabemos que quanto maior for a capacidade da caixa, mais gua ela consegue armazenar, conseqentemente demora mais pra carregar (encher) e descarregar (esvaziar). Outra coisa muito importante que devemos atentar o nvel de gua que cada caixa pode suportar. No desenho abaixo, vemos duas caixas de capacidades diferentes, porm com nveis iguais.

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A caixa 1 tem capacidade de 1.000 litros e s pode atingir o nvel de 1 metro. A caixa 2 tem o dobro da capacidade (2.000 litros), mas tem o mesmo limite de nvel de 1 metro. Se passarmos esse nvel a caixa no suportar e transbordar, conforme figura abaixo.

Como j dito anteriormente, no caso do capacitor, a capacidade de armazenamento de cargas eltricas dado o nome de CAPACITNCIA, e o nvel mximo de tenso (d.d.p. diferena de potencial) que podemos aplicar, chamado TENSO DE ISOLAO. Se aplicarmos uma tenso no capacitor maior que ele suporta, o dieltrico (isolante) se rompe e o capacitor estoura (transborda). A relao capacitncia e tenso de isolao inversamente proporcional. Para mantermos o mesmo tamanho do capacitor, quando aumentamos a capacitncia, diminumos a tenso de isolao e vice-versa. Quanto maior for as armaduras do capacitor, maior ser sua capacitncia e maior o seu tamanho. Para mantermos o seu tamanho com uma capacitncia maior, devemos diminuir a espessura da isolao (dieltrico), diminuindo assim sua tenso de isolao.

AFigura 22

B

C

D

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Analisando os capacitores da figura 22, quanto ao tamanho das armaduras bem como as distancias entre elas, podemos dizer que: 1 2 3 4 5 O O O O O capacitor capacitor capacitor capacitor capacitor A possui menor capacitncia que o B. A possui maior capacitncia que o C. A possui menor tenso de isolao que o C. B possui maior capacitncia que o D. B possui menor tenso de isolao que o D.

A tenso de isolao de um capacitor, como j visto, indica o valor mximo de tenso que podemos aplicar em seus terminais sem danificar o dieltrico e curto circuitarmos as armaduras. Portanto a tenso da carga armazenada pode ser de 0 Volts at o valor mximo, respeitando claro, um valor de segurana, adotando um valor comercial acima da tenso de trabalho. A capacitncia indica o quanto de energia ele vai armazenar. Quanto maior a capacitncia, maior ser a carga armazenada. Obs.: No confundir com valor de tenso (Volts). Uma maneira fcil de comparao para esclarecermos carga de energia armazenada, pegarmos como exemplo a pilha. Imagine duas pilhas comuns, uma pequena e uma grande, ambas possuem em seus terminais 1,5 Volts de tenso, porm a grande possui mais energia armazenada, por isso dura mais. Outro exemplo bem comum a bateria de 12 Volts do carro, comparada bateria de 12 Volts do chaveiro do alarme. Ambas possuem 12 Volts, porm a do carro consegue armazenar muito mais energia que a do chaveiro. Isso porque os circuitos os quais elas esto ligadas, exigem consumos diferentes (corrente eltrica). Podemos tranqilamente, ligarmos a bateria do carro no circuito do chaveiro que ele funcionar normalmente, pois quem define o consumo ou valor de corrente eltrica o circuito e no a fonte (bateria). Contudo, se ligarmos a bateria do chaveiro no carro e dermos a partida, nem a luz do painel dever acender . Embora a bateria tambm possua 12 Volts, no ter energia armazenada suficiente para ligar o motor de partida, fazendo com que ela de descarregue rapidamente. Devido s dificuldades construtivas, os capacitores encontram-se situados em faixas de valores submltiplos do Farad, como o micro Farad (F), nano Farad (nF) e o pico Farad (pF). 1F = 10 -6F 1nF = 10 -9F 1pF = 10 -12F

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6.1 CAPACITOR FIXO

Smbolos e tipos

AFigura 23

B

C

D

E

F

Na prtica, encontramos vrios tipos de capacitores, com aplicaes especficas, dependendo de aspectos construtivos, tais como, material utilizado como dieltrico, tipo de armadura e encapsulamento. Dentro dos diversos tipos, destacamos: 1- Capacitores plsticos (poliestileno, poliester, polipropileno): consistem em duas folhas de alumnio separados pelo dieltrico de material plstico. Sendo os terminais ligados s folhas de alumnio. O conjunto bobinado e encapsulado, formando um sistema compacto. Uma outra tcnica construtiva a de vaporizar alumnio em ambas as faces do dieltrico, formando o capacitor. Essa tcnica denominada metalizao e traz como vantagem, maior capacidade de compactao comparando com os de mesmas dimenses dos no metalizados. Esses capacitores so simbolizados em um esquema conforme figura 23 desenho A, B e C. Na figura 24 mostramos dois tipos de encapsulamento (forma fsica real)

Poliestileno com 1% tolerncia

Poliester com 10% tolerncia

Figura 24

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2- Capacitores eletrolticos de alumnio: consistem em uma folha de alumnio anodizada como armadura positiva, onde por um processo eletroltico, forma-se uma camada de xido de alumnio que serve como dieltrico. Um fludo condutor, o eletrlito, que impregnado em um papel poroso, colocado em contato com outra folha de alumnio de maneira a formar a armadura negativa. O conjunto bobinado, sendo a folha de alumnio anodizado, ligada ao terminal positivo e a outra ligada a uma caneca tubular (encapsulamento do conjunto), e ao terminal negativo. Os capacitores eletrolticos, por apresentarem o dieltrico como um fina camada de xido de alumnio e em uma das armaduras um fludo, constituem um srie de altos valores de capacitncia, mas com valores limitados de tenso de isolao e terminais polarizados. De forma idntica, encontramos os capacitores eletrolticos de tntalo, onde o dieltrico formado por xido de tntalo, cuja constante dieltrica faz obter-se um capacitor de pequenas dimenses, porm com valores de isolao mais limitados. Representamos esses capacitores conforme figura 23 desenhos D, E e F, onde os terminais superiores representam o positivo. Na figura 25 mostramos dois tipos de encapsulamento (forma fsica real), um axial, onde existe um terminal de cada lado do capacitor e outro radial, com os dois terminais do mesmo lado.

Axial Figura 25

Radial

Na figura 26, mostramos um capacitor eletroltico de tntalo

Tntalo Figura 26 _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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3- Capacitores cermicos: apresentam com dieltrico um material cermico, que revertido por uma camada de tinta, que contem elemento condutor, formando as armaduras. O conjunto recebe um revestimento isolante . So capacitores de baixos valores de capacitncia e altas tenses de isolao. Na figura 27 mostramos dois tipos de encapsulamento (forma fsica real). Na figura 23, desenhos A, B e C veremos os smbolos utilizados.

Figura 27 6.2- CAPACITORES VARIVEIS

Smbolos e tipos

Figura 28 Alm dos capacitores fixos, encontramos tambm os capacitores variveis, que possuem sua capacitncia varivel normalmente por atuao mecnica. A variao de capacitncia se faz alterando o tamanho das armaduras ou a distncia entre elas. Esses capacitores so comumente encontrados em circuitos transmissores e receptores de RF (rdio freqncia), para pequenos ajustes na calibrao (capacitores ajustveis), ou para mudana de sintonia de um rdio receptor de AM e FM, por exemplo. Na figura 28 mostramos trs smbolos de capacitores variveis e trs de ajustveis. Como nos resistores costuma-se dizer que os variveis so de _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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atuao externa, onde altera-se sua capacitncia atravs de um boto no painel de um aparelho, e o ajustvel de atuao interna, necessitando s vezes, abrir o aparelho e usar ferramentas especficas para calibrao. Na figura 29 mostramos dois tipos de capacitores ajustveis.

Figura 12

Montagem comum Figura 29

Montagem em superfcie (SMD)

A ilustrao de variao de capacitncia podemos ver na figura 30. Afastando as placa diminumos a capacitncia e aumentamos a tenso de isolao Aproximando as placas, aumentamos a capacitncia e diminumos a tenso de isolao

Deslocando as placas para fora, diminumos a capacitncia Figura 30

Deslocando as placas para dentro, aumentamos a capacitncia

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6.3 CDIGO DE CAPACITORES Os capacitores como j mencionado, possuem diferentes tipos e formas, e para cada um, uma faixa de capacitncia especfica. Os eletrolticos possuem capacitncia a partir de alguns F (micro Farad) e baixa tenso de isolao, por volta de 16, 25, 35, 50, 63, 100 Volts entre outras. Como o submltiplo mF (mili Farad) pouco utilizado, comum encontrarmos capacitores em torno de 1000, 2200, 4700, 6800 F, ao invs de 1; 2,2; 4,7; 6,8 mF. O valor da capacitncia e tenso de isolao impresso no seu corpo sem dificuldade de interpretao de leitura. A capacitncia expressa normalmente em F e a tenso em Volts, sendo s vezes omitido a unidade de medida e tendo os valores separados por barra (/). Exemplo: 10/25 = 10F x 25V. Os capacitores plsticos possuem capacitncia na ordem de nF (nano Farad) e possuem uma tenso de isolao maior que os eletrolticos, por volta de 250, 400, 630 Volts. J os cermicos, possuem capacitncia na ordem de pF (pico Farad) e tenso de isolao por volta de 1000 Volts. Os capacitores de plsticos e cermicos possuem sua capacitncia impressa no corpo, codificada de vrias maneiras e nem sempre acompanhada do valor da tenso de isolao, pois esses, por possurem valores altos, atendem a maioria das aplicaes, salvo casos especficos, onde devemos consultar o manual do fabricante. Outro parmetro que nem sempre apresentado na inscrio do cdigo do capacitor em geral, a tolerncia. Os capacitores de uso comum sem indicao de tolerncia, possuem esta na faixa de 20%. A tolerncia indica a mxima variao em porcentagem do seu valor nominal que ele pode possuir em seu valor fixo. Exemplo: Se temos um capacitor de 100 nF com tolerncia de 20%, indica que poderemos medir um valor fixo de 80 a 120 nF, que estar dentro da especificao do fabricante. IMPORTANTE: No quer dizer que durante o funcionamento, o capacitor poder variar de 80 a 120 nF. A tolerncia quando indicada, apresenta-se em porcentagem ou representada pelas letras J, K e M que indicam 5, 10 e 20% respectivamente. muito comum se confundir na leitura do cdigo, principalmente quando a tolerncia representada pela letra K, que no caso dos resistores, por exemplo, indica quilo Ohms, ou seja, um mltiplo 1000 (mil) vezes maior que o Ohm. A letra K em capacitores indica somente que o capacitor possui 10% de tolerncia. Como mencionado anteriormente, os capacitores de plsticos e cermicos possuem sua capacitncia impressa codificada de vrias maneiras. A importncia desse componente muito grande, j que um valor inadequado pode comprometer o funcionamento total do circuito ao qual est acoplado. Seguem ento algumas regras para decifrarmos esses capacitores: _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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1- Os capacitores que apresentam em seu cdigo o submltiplo p (pico), n (nano) ou (micro), indicam por si s o seu valor de capacitncia. Exemplo: 8p2 68n n47 2,2 27 = = = = = 8,2 pico Farad 68 nano Farad 0,47 nano Farad 2,2 micro Farad 0,27 micro Farad

Observem que o submltiplo pode entrar no cdigo no lugar da vrgula (,) ou do zero vrgula (0,), bastando portanto substituir por estes e fazer a leitura usando a unidade representada. 2- Capacitor representado por dois dgitos separados ou no por vrgula ou ponto, sem representao da unidade de medida ou submltiplo, esto expressos em pico Farad. Exceto capacitor eletroltico ou cdigos iniciados por ponto (.), vrgula (,), zero ponto (0.) ou por zero vrgula (0,). Exemplo: 68 8,2 10 = 68 pico Farad = 8,2 pico Farad = 10 pico Farad

Obs.: esses capacitores so, na grande maioria, cermicos, por sua baixa capacitncia. 3- Capacitores representados por trs dgitos, onde o terceiro igual a zero (0), sem a unidade de medida ou submltiplo, o valor est expresso em nano Farad, exceto os eletrolticos. Exemplo: 100 220 470 = 100 nano Farad = 220 nano Farad = 470 nano Farad

Obs.: esses capacitores so, na grande maioria, de plsticos.

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4- Capacitor representado por trs (3) dgitos onde o terceiro diferente de zero (0), sem representao de submltiplo, o valor est expresso em pico Farad, onde o primeiro digito representa o primeiro algarismo significativo, o segundo dgito o segundo algarismo significativo e o terceiro dgito o fator multiplicativo ou o nmero de zeros que devemos acrescentar aos dois primeiros. Exemplo: 101 473 122 = 100 pico Farad (10 + 1 zero) = 47000 pico Farad (47 + 3 zeros) = 1200 pico Farad (12 + 2 zeros)

Obs.: os resistores SMD tambm so codificados dessa maneira, como na figura 13 da pgina 16, e o valor dado em Ohm. 5- Capacitor com inscrio representada com valor igual ou maior que mil (1000), o valor est expresso em pico Farad, exceto os eletrolticos. Exemplo: 1000 3300 2700 47000 = = = = 1000 pico Farad 3300 pico Farad 2700 pico Farad 47000 pico Farad

Obs.: essa inscrio encontra-se normalmente em capacitores de plsticos. 6- Capacitor com inscrio representada com valor menor que um (1), ou seja, iniciadas por zero vrgula (0,), zero ponto (0.), somente vrgula (,), ou somente ponto (.), o valor est expresso em micro Farad (F). Exemplo: .1 0,1 0,033 0,47 .22 = = = = = 0,1 micro Farad 0,1 micro Farad 0.033 micro Farad 0,47 micro Farad 0,22 micro Farad

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Observando essas regras, verificamos que um capacitncia pode ser representado de vrias maneiras. Exemplo:

mesmo

valor

de

10nF (nano Farad) = 10000 = 0,01 = .01 = 103 = 01 = 10n Podemos encontrar tambm com facilidade, capacitores com os trs parmetros inscritos no seu corpo que so: capacitncia, tolerncia e tenso de isolao. Exemplo: 100K250 onde: 100 K 250 .1 M 50 = capacitncia 100nF = tolerncia 10% = tenso de isolao de 250 Volts = capacitncia 0,1F = tolerncia 20% = tenso de isolao de 50 Volts

.1M50

onde:

Os capacitores, assim como os resistores, possuem valores de capacitncia padronizados que obedecem a srie E-12, cuja seqncia : 1 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 4,7 5,6 6,8 8,2, com fator multiplicativo conforme a faixa, desde pF (pico Farad) at alguns Farads. Normalmente, o valor da capacitncia, a tenso de isolao e a tolerncia so impressos no prprio encapsulamento (corpo) do capacitor, todavia em alguns tipos como os de poliester metalizado, estes parmetros so especificados por um cdigo de cores. Na figura 31, mostramos esse cdigo de cores.

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COR

Preta Marrom Vermelha Laranja Amarela Verde Azul Violeta Cinza Branca Figura 31

1 2 Fator Tolerncia Tenso Algar. Algar. Mult. Nominal 20% 0 1 1 10 pF 2 2 102 pF 250V 3 3 103 pF 4 4 104 pF 400V 5 5 105 pF 100V 6 6 630V 7 7 -2 8 8 10 pF -1 10% 9 9 10 pF -

6.4- EXERCCIOS DE FIXAO Lista EF04

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6.5- CARGA E DESCARGA DE CAPACITOR Os capacitores ao serem ligados a uma fonte de corrente contnua, carregam-se com cargas eltricas atingindo nveis de tenso que podem se igualar tenso da fonte. O nvel dessa tenso que ficar no capacitor, depende de sua capacitncia, da resistncia ligada no circuito e o tempo que o capacitor ficar ligado na fonte.

No exemplo da caixa dgua acima, observamos a existncia de dois registros. Vimos em exemplos anteriores que os registros, a medida que fechamos, colocamos resistncia a passagem do fluxo de gua. Nesse caso, se fecharmos um pouco o registro de entrada, demorar mais pra encher a caixa, pois diminui o fluxo de gua. Na sada da caixa acontece a mesma coisa. Se o registro estiver totalmente aberto, o presso da gua maior (maior fluxo) e esvaziamos a caixa mais rpido. Em um circuito com um resistor (registro) e um capacitor (caixa dgua), funciona da mesma forma. Esse circuito chamado de circuito RC (R de resistncia e C de capacitncia, ou resistor e capacitor). Nesse circuito existe uma constante de tempo conhecida como (l-se TAU), que o produto de R x C onde: R = valor medido em Ohms C = valor medido em Farad = resultado dado em segundos _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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6.5.1- CARGA A constante de tempo (TAU),corresponde ao tempo necessrio para que a tenso no capacitor atinja 63,2% da tenso da fonte na carga. Na figura 32, mostramos uma tabela e grfico de carga do capacitor, baseado na constante de tempo . Vc (V) Vo (V) 63,2%

t 0 2. 3. 5.

Vc 0 63,2% da fonte 86,5% da fonte 95% da fonte 99,3% da fonte

0 Figura 32 Onde: Vc Vo t

2.

3.

5.

t

= tenso no capacitor = tenso da fonte = tempo de carga em segundos

Na prtica, consideramos que para um tempo de 5. o capacitor encontrase totalmente carregado. Observamos pelo grfico que nos primeiros instantes de carga, o capacitor j atinja um bom percentual da tenso total, e a medida que o tempo passa a carga se torna mais lenta at a totalizao. Conclumos ento que no incio de carga existe uma corrente eltrica alta circulando pelo capacitor que vai diminuindo medida que o capacitor vai carregando, at que no exista mais uma diferena de potencial entre o capacitor e a fonte, cessando assim a corrente de carga. Devido a essa caracterstica, podemos afirmar que o capacitor inicialmente descarregado, comporta-se como um curto-circuito (pela corrente alta) e aps a carga total, comporta-se como um circuito aberto (por no circular mais corrente). Na figura esquerda observamos que se temos uma fonte (caixa cheia) conectada ao capacitor (caixa vazia) circular um fluxo mximo de corrente eltrica (gua) e carregar o capacitor (caixa da direita) _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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Nessa figura observamos que ao atingir a carga total (nvel mximo), no circular mais fluxo de corrente porque a fonte (caixa da esquerda) ficar no mesmo nvel do capacitor (caixa da direita). Portanto, se no tem mais diferena de nvel no ter mais fluxo. Como no tem mais fluxo de corrente eltrica no circuito, podemos dizer que o capacitor est carregado e o circuito est aberto.

Na figura a esquerda, observamos que se colocarmos um registro podemos controlar o tempo de enchimento da caixa. Quanto mais fechado, mais resistncia, menor o fluxo e maior o tempo de enchimento.

Vamos passar isso para um diagrama eltrico com os mesmos conceitos. Exemplo: Observe a figura 33

Ch-1 V = 10V R = 100k

C = 100F Figura 33 Partindo com o capacitor descarregado, se ligarmos a chave Ch-1, circular uma corrente pelo circuito que ir carregar o capacitor C. Pergunta: Qual o tempo que o capacitor atingir a carga total? _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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Carga total = 5. Se = R.C Carga total = 5.R.C 5. 100000(). 0,0001(F) Carga total = 50 segundos Portanto, a chave Ch-1 deve permanecer ligada no mnimo 50 segundos, para que o capacitor atinja a carga total independente da tenso da fonte. Se desejarmos calcular a carga do capacitor em tempos inferiores a 5., devemos utilizar a seguinte equao:

Vc = Vo. (1 - e -t / R.C)Onde: Vc Vo e t R C = = = = = = tenso no capacitor tenso da fonte constante (base) = 2,72 tempo de carga em segundos resistncia em Ohm capacitncia em Farad

Exemplo: Se no circuito da figura 31 mantivssemos a chave Ch-1 fechada por apenas 25 segundos, qual seria a tenso da carga armazenada no capacitor? Vc Vc Vc Vc Vc = = = = = Vo. (1 - e -t / R.C) 10. (1 2,72 -25 / 100000.0,0001) 10. (1 2,72 2,5) 10. (1 0,082) 10. (0,918)

Vc = 9,18 Volts

Observe que acionamos a chave pela metade do tempo (25s) e a tenso no capacitor passou de 90%.

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6.5.2- DESCARGA A constante de tempo , corresponde ao tempo necessrio para que a tenso no capacitor atinja 36,8% da tenso da fonte na descarga. Na figura 34, mostramos uma tabela e grfico de descarga do capacitor, baseado na constante de tempo .

t 0 2. 3. 5.

Vc (V) Vc Vo (V) Vo 36,8% da fonte 13,5% da fonte 36,8% 5% da fonte 0,7% da fonte 0 2. 3. 5. t

Figura 34 Onde: Vc Vo t = tenso no capacitor (final) = tenso inicial (adquirido na fonte) = tempo de descarga em segundos

Na prtica, consideramos que para um tempo de 5. o capacitor encontrase totalmente descarregado. Consideremos agora que o capacitor do circuito da figura 35 apresenta-se carregado (Vc = Vo) Ch-1 C = 100F R = 100k Vo = 10V Figura 35 Partindo com o capacitor carregado, se ligarmos a chave Ch-1, circular uma corrente pelo circuito que ir descarregar o capacitor C. Pergunta: Qual o tempo necessrio para o capacitor se descarregue totalmente? _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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Descarga total = 5. Se = R.C Descarga total = 5.R.C 5. 100000(). 0,0001(F) Descarga total = 50 segundos Portanto a chave Ch-1 deve permanecer ligada no mnimo 50 segundos, para que o capacitor atinja a descarga total independente da tenso da fonte. importante observar que o tempo de descarga o mesmo que o de carga, ou seja, de 5.. Se desejarmos calcular a descarga do capacitor em tempos inferiores a 5., devemos utilizar a seguinte equao:

Vc = Vo . e -t / R.COnde: Vc Vo e t R C = = = = = = tenso no capacitor final tenso inicial do capacitor constante (base) = 2,72 tempo de descarga em segundos resistncia em Ohm capacitncia em Farad

Exemplo: Se no circuito da figura 33 mantivssemos a chave Ch-1 fechada por apenas 25 segundos, qual seria a tenso final da carga armazenada no capacitor? Vc Vc Vc Vc = = = = Vo . e -t / R.C 10 . 2,72 -25 / 100000.0,0001 10 . 2,72 2,5 10 . 0,082

Vc = 0,82 VoltsNesse caso, tambm observamos que ao acionar a chave pela metade do tempo (25s), o capacitor quase descarrega totalmente. 6.5.3- EXERCCIOS DE FIXAO Lista EF05 _________________________________________________________________________________Prof. Lzaro Anzolini - ANZO Controles Eltricos - (11) 3446-3416 www.anzo.com.br - [email protected]

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