Vários capacitores, minúsculos componentes elétricos cilíndricos, são soldados a esta placa-mãe. PETER DAZELEY/GETTY IMAGES

De certa forma, um capacitor é um pouco como uma bateria. Embora funcionem de maneiras completamente diferentes, capacitores e baterias armazenam energia elétrica. Se você leu  Como funcionam as baterias, sabe que uma bateria tem dois terminais. Dentro da bateria, as reações químicas produzem elétrons em um terminal e o outro terminal os absorve quando você cria um circuito. Um capacitor é muito mais simples do que uma bateria, pois não pode produzir novos elétrons - apenas os armazena. Um capacitor é assim chamado porque tem a "capacidade" de armazenar energia.

Um capacitor é um pouco como uma bateria.

Neste artigo, aprenderemos exatamente o que é um capacitor, o que ele faz e como é usado na eletrônica. 

Os capacitores podem ser fabricados para atender a qualquer finalidade, desde o menor capacitor de plástico em sua calculadora até um ultracapacitor que pode alimentar um ônibus. Aqui estão alguns dos vários tipos de capacitores e como eles são usados.

• Ar: Frequentemente usado em circuitos de sintonização de rádio
• Mylar: Mais comumente usado para circuitos de temporizador, como  relógios, alarmes e contadores
• Vidro: bom para aplicações de alta tensão
• Cerâmica: Usado para fins de alta frequência, como antenas, raios-X e máquinas de ressonância magnética
• Supercapacitor: alimenta  carros elétricos e híbridos

Dentro de um capacitor, os terminais  se conectam a duas placas metálicas  separadas por uma substância não condutora, ou  dielétrico. Você pode facilmente  fazer um capacitor  com dois pedaços de papel  alumínio  e um pedaço de papel (e alguns clipes elétricos). Não será um capacitor particularmente bom em termos de capacidade de armazenamento, mas funcionará.

Em teoria, o dielétrico pode ser qualquer substância não condutora. No entanto, para aplicações práticas, são utilizados materiais específicos que melhor se adequam à função do capacitor. Mica, cerâmica, celulose, porcelana, Mylar, Teflon e até ar são alguns dos materiais não condutores utilizados. O dielétrico determina que tipo de capacitor é e para o que é mais adequado. Dependendo do tamanho e tipo de dielétrico, alguns capacitores são melhores para usos de alta frequência, enquanto outros são melhores para aplicações de alta tensão.

Circuito Capacitor

Quando você conecta um capacitor a uma bateria, eis o que acontece:

• A placa no capacitor que se conecta ao terminal negativo da bateria aceita elétrons que a bateria está produzindo.
• A placa do capacitor que se conecta ao terminal positivo da bateria perde elétrons para a bateria.

Uma vez carregado, o capacitor tem a mesma  tensão  que a bateria (1,5 volts na bateria significa 1,5 volts no capacitor). Para um capacitor pequeno, a capacidade é pequena. Mas capacitores grandes podem manter uma carga considerável. Você pode encontrar capacitores tão grandes quanto latas de refrigerante que possuem carga suficiente para acender uma lanterna por um minuto ou mais.

Até a natureza mostra o capacitor funcionando na forma de um raio. Uma placa é a  nuvem, a outra placa é o solo e o raio é a carga liberada entre essas duas "placas". Obviamente, um capacitor tão grande pode conter uma carga enorme!

Digamos que você conecte um capacitor assim:

Este diagrama mostra como um capacitor se conecta a uma bateria.

Aqui você tem uma bateria, uma lâmpada e um capacitor. Se o capacitor for muito grande, o que você notará é que, ao conectar a bateria, a lâmpada acenderá à medida que a corrente flui da  bateria  para o capacitor para carregá-lo. A lâmpada ficará progressivamente mais fraca e finalmente apagará quando o capacitor atingir sua capacidade. Se você remover a bateria e substituí-la por um fio, a corrente fluirá de uma placa do capacitor para a outra. A lâmpada acenderá inicialmente e depois escurecerá à medida que o capacitor descarregar, até que esteja completamente apagada.

Na próxima seção, aprenderemos mais sobre capacitância e veremos detalhadamente as diferentes maneiras como os capacitores são usados.

Como uma torre de água

Uma maneira de visualizar a ação de um capacitor é imaginá-lo como uma  caixa d'água  presa a um cano. Uma torre de água "armazena" a pressão da água - quando as bombas do sistema de água produzem mais água do que a cidade precisa, o excesso é armazenado na torre de água. Então, em momentos de alta demanda, o excesso de água escoa para fora da torre para manter a pressão alta. Um capacitor armazena elétrons da mesma maneira e pode liberá-los mais tarde.

Farad

Uma visão de um componente eletrônico chamado capacitor de filme. Um capacitor é um dispositivo que armazena energia elétrica em um campo elétrico. JAVIER ZAYAS FOTOGRAFIA/GETTY IMAGES

O potencial de armazenamento de um capacitor, ou  capacitância, é medido em unidades chamadas  farads. Um capacitor de 1 farad pode armazenar um coulomb (coo-lomb) de carga a 1 volt. Um coulomb é 6,25e18 (6,25 * 10^18, ou 6,25 bilhões de bilhões)  de elétrons. Um  ampère  representa uma taxa de fluxo de elétrons de 1 coulomb de elétrons por segundo, de modo que um capacitor de 1 farad pode conter 1 ampère-segundo de elétrons a 1 volt.

Um capacitor de 1 farad normalmente seria muito grande. Pode ser tão grande quanto uma lata de atum ou uma garrafa de refrigerante de 1 litro, dependendo da voltagem que aguenta. Por esse motivo, os capacitores são normalmente medidos em microfarads (milionésimos de farad).

Para ter uma ideia do tamanho de um farad, pense nisso:

•  Uma bateria  AA alcalina padrão contém cerca de 2,8 amperes-hora.
• Isso significa que uma bateria AA pode produzir 2,8 amperes por uma hora a 1,5 volts (cerca de 4,2 watts-hora — uma bateria AA pode acender uma lâmpada incandescente de 4 watts por pouco mais de uma hora).
• Vamos chamá-lo de 1 volt para facilitar a matemática. Para armazenar a energia de uma bateria AA em um capacitor, você precisaria de 3.600 * 2,8 = 10.080 farads para mantê-la, porque um ampère-hora equivale a 3.600 ampères-segundo.

Se for preciso algo do tamanho de uma lata de atum para armazenar um farad, então 10.080 farads ocuparão MUITO mais espaço do que uma única bateria AA! É impraticável usar capacitores para armazenar qualquer quantidade significativa de energia, a menos que você o faça em alta tensão.

Formulários

A diferença entre um capacitor e uma bateria é que um capacitor pode descarregar toda a sua carga em uma pequena fração de segundo, enquanto uma bateria levaria minutos para descarregar completamente. É por isso que o flash eletrônico em uma  câmera  usa um capacitor - a bateria carrega o capacitor do flash durante vários segundos e, em seguida, o capacitor descarrega a carga total no tubo do flash quase instantaneamente. Isso pode tornar um capacitor grande e carregado extremamente perigoso - unidades de flash e  TVs  têm avisos sobre abri-los por esse motivo. Eles contêm grandes capacitores que podem potencialmente matá-lo com a carga que eles contêm.

Capacitores são usados ​​de várias maneiras diferentes em circuitos eletrônicos:

Às vezes, os capacitores são usados ​​para armazenar carga para uso em alta velocidade. Isso é o que um flash faz. Grandes lasers também usam essa técnica para obter flashes instantâneos muito brilhantes.

Capacitores também podem eliminar ondulações elétricas. Se uma linha que transporta tensão CC tiver ondulações ou picos, um grande capacitor pode equilibrar a tensão absorvendo os picos e preenchendo os vales.

Um capacitor pode bloquear a tensão CC. Se você conectar um pequeno capacitor a uma bateria, nenhuma corrente fluirá entre os pólos da bateria depois que o capacitor for carregado. No entanto, qualquer sinal de corrente alternada (CA) flui através de um capacitor desimpedido. Isso ocorre porque o capacitor irá carregar e descarregar conforme a corrente alternada flutua, fazendo parecer que a corrente alternada está fluindo.

Na próxima seção, veremos a história do capacitor e como algumas das mentes mais brilhantes contribuíram para seu progresso.

Fonte: howstuffworks