Capacitores: O que são? Tipos e Aplicações! Entenda o Fascinante Mundo dos Capacitores!

Descubra tudo sobre capacitores: o que são, tipos, aplicações e mergulhe no fascinante mundo desses dispositivos essenciais.

Olá a Todos!

Os capacitores são componentes eletrônicos essenciais em uma ampla variedade de dispositivos e sistemas. Eles desempenham um papel crucial no armazenamento e liberação de energia elétrica, além de terem várias aplicações em circuitos eletrônicos. 

Neste artigo, vamos explorar o que são capacitores, seu funcionamento básico, diferentes tipos, aplicações e características importantes.

O que são capacitores?

Os capacitores são dispositivos eletrônicos que armazenam energia elétrica em um campo elétrico. Eles são compostos por dois condutores separados por um material isolante, chamado de dielétrico. 

Os condutores são conhecidos como placas do capacitor, e a carga elétrica se acumula nessas placas quando uma diferença de potencial é aplicada, como ilustrada na Figura 2 abaixo.

Fig. 2 -Como capacitor funciona? Exemplo de construção interna de um capacitor!

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Princípio de Funcionamento de um Capacitor!

Quando uma diferença de potencial é aplicada nos terminais de um capacitor, inicia-se o processo de carga e acumulação de energia elétrica nas placas condutoras, separadas por um material dielétrico. A quantidade de carga armazenada é proporcional à tensão aplicada e capacidade do dielétrico em armazenar cargas elétricas.

Após a remoção da diferença de potencial ou quando a tensão é removida, o capacitor é capaz de liberar a energia armazenada, proporcionando uma corrente elétrica em um circuito.

Tipos de Capacitores

Existem diversos tipos de capacitores disponíveis, cada um com características e aplicações específicas. Alguns dos tipos mais comuns incluem:

Capacitores Eletrolíticos: 

Conhecidos por sua alta capacitância, eles são caracterizados por serem polarizados, ou seja, possuem um terminal positivo e um terminal negativo. É crucial conectá-los corretamente, a fim de evitar danos aos componentes e ao próprio capacitor. 

Existem dois diferentes tipos principais de capacitores eletrolíticos, estes incluem os modelos: 

• Axiais que possui terminais de conexão localizados em suas extremidades, como ilustrado na Figura 3 abaixo.

Fig. 3 - Capacitor Eletrolítico Axial

• Radiais que possui seus terminais paralelo na mesma extremidade, como ilustrado na Figura 4 abaixo. 

Fig. 4 - Capacitor Eletrolítico Radial

Esses capacitores são amplamente empregados em aplicações que exigem uma maior capacidade de armazenamento de carga elétrica como fontes de alimentação, amplificadores de áudio, filtros de tensão e corrente.

Capacitores de Cerâmica: 

São amplamente utilizados devido ao seu tamanho compacto e custo acessível. São ideais para aplicações de alta frequência e podem ser encontrados em uma variedade de dispositivos eletrônicos, como smartphones, computadores e equipamentos de áudio. Sua aparência física estar sendo ilustrada na Figura 4 abaixo. 

Fig. 5 - Capacitor Cerâmico de disco 100nF

Capacitores de Filme: 

São amplamente utilizados em aplicações de alta tensão e alta frequência. Oferecem boa estabilidade, resistência ao calor e baixa perda dielétrica. 

Existem enumero tipos de capacitores de filme, a principal diferença entre esses tipos de capacitores é o material utilizado como dielétrico, suas características físicas, também são em alguns casos idênticos, e em outros casos diferem, os mais comuns, que iremos classificar por subcategorias para facilitar o nosso entendimento são:

Capacitor de filme de poliéster

Os capacitores de filme de poliéster são dispositivos que utilizam um filme plástico fino como dielétrico. Eles apresentam um bom custo-benefício, estabilidade ao longo do tempo e baixa autoindutância e VHS. Suas características físicas são ilustradas na Figura 6 abaixo.

Fig. 6 - Capacitor de Filme de Poliéster

Além disso, o filme de poliéster tem uma baixa absorção de umidade, tornando esses capacitores adequados para projetos "nus", sem a necessidade de revestimentos adicionais. Eles são comumente empregados em aplicações que exigem tensões de trabalho mais altas, com limite de até 630V.

Capacitor de filme de poliéster metalizado

Os capacitores de filme de poliéster metalizado são dispositivos que utilizam um filme plástico fino como dielétrico. Eles são acessíveis em termos de custo, apresentam estabilidade ao longo do tempo e possuem baixa autoindutância e VHS. Suas características físicas são ilustradas na Figura 7 abaixo.

Fig. 7 - Capacitor de Filme de Poliéster Metalizado

O capacitor de poliéster metalizado compartilha características semelhantes ao capacitor de poliéster não metalizado, porém, devido à menor espessura dos eletrodos, ele suporta correntes de pico mais baixas. Além disso, sua construção mais fina resulta em dimensões menores para obter os mesmos valores capacitivos.

Capacitor de filme de polipropileno

Os capacitores de filme de polipropileno são dispositivos que empregam um filme plástico fino como dielétrico. O polipropileno (PP) é utilizado no capacitor, que é uma variante conhecida como capacitor de filme. Suas características físicas são ilustradas na Figura 8 abaixo.

Fig. 8 - Capacitor de filme de Polipropileno

Nesse tipo de capacitor, o dielétrico é formado por um filme plástico fino, especificamente o polipropileno. Para obter a espessura necessária, o filme é produzido de maneira precisa  por meio de um processo sofisticado de laminação.

Capacitor de filme de polipropileno metalizado

Os capacitores de filme de polipropileno metalizado são dispositivos que utilizam um filme plástico fino como dielétrico. O polipropileno presente no capacitor PP é uma variação conhecida como capacitor de filme. Suas características físicas são ilustradas na Figura 9 abaixo.

Fig. 9 - Capacitor de filme de Polipropileno Metalizado

Nesses capacitores, o dielétrico é formado por um filme plástico fino de polipropileno. Esse filme é produzido com extrema precisão, alcançando a espessura necessária por meio de um processo avançado. Em seguida, o polipropileno é metalizado, resultando na formação das placas do capacitor através do dielétrico.

Capacitor de filme de poliestireno 

Os capacitores de filme de poliestireno são dispositivos que utilizam um filme plástico fino como dielétrico. Suas características físicas são ilustradas na Figura 10 abaixo.

Fig. 10 - Capacitor de filme de Poliestireno

Esses capacitores apresentam características notáveis, como alto isolamento, baixo vazamento, baixa absorção dielétrica, baixa distorção e excelente estabilidade térmica. Devido a essas propriedades, os capacitores de poliestireno podem ser uma alternativa viável aos capacitores de mica prateada ou disco cerâmico em diversas aplicações.

Capacitor de filme de poliestireno metalizado

Os capacitores de poliestireno metalizado têm uma camada metálica, geralmente de alumínio, depositada sobre o filme de poliestireno. Essa camada metálica atua como um dos eletrodos do capacitor. 

Os capacitores de poliestireno metalizado mantêm as características do poliestireno em termos de isolamento, absorção dielétrica e estabilidade térmica, mas também possuem a vantagem adicional de apresentar uma capacitância maior em comparação com os capacitores de poliestireno não metalizado.

 Isso se deve à área de superfície adicional fornecida pela camada metálica, o que resulta em uma capacidade de armazenamento de carga maior.

Capacitores de Tântalo: 

Os capacitores de tântalo são um subtipo de capacitores eletrolíticos feitos de metal tântalo. Eles possuem uma camada de óxido como dielétrico, resultando em maior capacitância por volume e características de frequência superiores. 

Esses capacitores são polarizados e requerem atenção à polaridade correta do terminal ao serem conectados a uma fonte de CC. Suas características físicas são ilustradas na Figura 11 abaixo.

Fig. 11 - Capacitor de Tântalo

Os capacitores de tântalo são amplamente utilizados em diversos circuitos, especialmente em laptops, indústria automotiva, telefones celulares e outros dispositivos eletrônicos. 

Muitas vezes, são encontrados na forma de dispositivos montados em superfície (SMD), como ilustrada na Figura 12 abaixo, ocupando menos espaço na placa de circuito impresso e permitindo maior densidade de embalagem.

Fig. 12 - Capacitor de Tântalo SMD

Conheça os 5 Diferentes Tipos de Baterias NiCd, NiMH, Chumbo-Ácido, Li-ion, Li-Po - Quais as Diferenças?

Conheça as diferenças entre os principais tipos de baterias: NiCd, NiMH, Chumbo-Ácido, Li-ion e Li-Po. Saiba suas vantagens e desvantagens para escolher a melhor opção.

No Post de hoje, vamos explicar em detalhes os quatro tipos mais comuns de baterias recarregáveis: NiCd, NiMH, Chumbo-Ácido e Li-ion. Ao final deste artigo, você terá uma compreensão completa de como cada tipo de bateria funciona e em que situações cada uma delas é mais adequada.

Nosso objetivo é fornecer informações valiosas sobre os diferentes tipos de baterias recarregáveis e ajudar nossos leitores a fazer escolhas informadas sobre qual tipo de bateria usar em seus dispositivos eletrônicos. 

O que são Baterias?

Baterias são dispositivos eletroquímicos que armazenam energia em uma forma química e a convertem em energia elétrica quando necessário. Elas são compostas por um ou mais elementos eletroquímicos, que são chamados de células, e podem ser feitas de diferentes materiais dependendo do tipo de bateria.

Classificação das Baterias

As baterias são classificadas em dois tipos principais: baterias primárias e baterias secundárias. 

• As baterias primárias são baterias descartáveis, que não podem ser recarregadas e são projetadas para serem usadas apenas uma vez. 
  
  
• As baterias secundárias, também conhecidas como baterias recarregáveis, podem ser recarregadas várias vezes e são projetadas para serem usadas em dispositivos eletrônicos que exigem energia constante.

Tipos de Baterias

Existem vários tipos de baterias disponíveis atualmente, cada uma com suas próprias características e aplicações. Aqui estão alguns exemplos mais comuns no mercado:

• Baterias de Níquel-Cádmio (NiCd): Comuns em equipamentos eletrônicos antigos, como telefones sem fio, elas são conhecidas por terem uma densidade de energia mais baixa do que outros tipos de baterias recarregáveis e por serem prejudiciais ao meio ambiente.

Fig. 2 - Bateria de Niquel-Cádmio (NiCd)

• 4Baterias de Níquel-Metal Hidreto (NiMH): Com uma densidade de energia ainda maior do que as baterias NiCd, elas são usadas em muitos equipamentos eletrônicos modernos, como câmeras digitais e laptops.

Fig. 3 - Bateria de Niquel-Metal Hidreto (NiMH)

• Baterias de Chumbo-Ácido: Uma das baterias mais antigas e comuns, usadas em carros, motocicletas, sistemas de backup de energia, entre outros.
  

Fig. 3 - Bateria de Chumbo Ácido

• Baterias de Íon de Lítio (Li-ion): Muito populares em smartphones, tablets e laptops, as baterias de íon de lítio são conhecidas por sua alta densidade de energia e longa vida útil.

Fig. 4 - Bateria de Íon de Lítio (Li-Ion)

• Baterias de Polímero de Íon de Lítio (Li-Po): Uma variação das baterias de íon de lítio, elas têm uma densidade de energia ainda maior e são usadas em drones, dispositivos vestíveis e outros equipamentos eletrônicos avançados.

Fig. 5 - Bateria de Polímero de Íon de Lítio (Li-Po)

Existem muitos outros tipos de baterias em desenvolvimento, incluindo baterias de fluxo, baterias de metal-ar e baterias de sódio-ion.

Tipos de Materiais

As baterias recarregáveis são compostas por diferentes materiais, dependendo do tipo de bateria, e a escolha da bateria correta para um dispositivo eletrônico é importante para garantir o melhor desempenho possível. 

Além disso, é importante tomar cuidado ao manusear baterias, especialmente baterias de íon-lítio, que podem ser perigosas se não forem tratadas corretamente. Elas podem explodir ou pegar fogo se forem submetidas a altas temperaturas ou se forem danificadas.

Características

Cada tipo de bateria tem suas próprias características e é importante levar em consideração as necessidades do dispositivo ao escolher a bateria correta. Alguns dispositivos podem exigir baterias com maior capacidade, enquanto outros podem exigir baterias com maior durabilidade ou resistência à temperatura.

NiCd (Níquel-Cádmio)

No entanto, as baterias de NiCd têm uma vantagem significativa em relação a outras baterias recarregáveis: elas são capazes de fornecer corrente de forma mais consistente do que outras baterias. 

Isso torna as baterias de NiCd ideais para dispositivos que precisam de uma corrente de saída constante, como ferramentas elétricas.

NiMH (Níquel-Metal Hidreto)

As baterias de NiMH usam um eletrodo positivo de hidreto metálico e um eletrodo negativo de níquel-hidróxido, são uma alternativa mais recente às baterias de NiCd. 

Elas são feitas com níquel e metal hidreto e têm uma densidade de energia maior do que as baterias de NiCd. Isso significa que elas duram mais tempo antes de precisar serem recarregadas.

As baterias de NiMH também têm uma vantagem ambiental sobre as baterias de NiCd. Isso ocorre porque as baterias de NiCd contêm cádmio, um metal pesado que é tóxico e pode ser prejudicial ao meio ambiente se não for descartado corretamente.

Chumbo-Ácido

As baterias de chumbo-ácido são compostas por um eletrodo positivo de chumbo peroxidado e um eletrodo negativo de chumbo esponjoso, são comuns em veículos motorizados e sistemas de backup de energia. 

Elas são relativamente baratas e têm uma densidade de energia mais baixa do que as baterias de Li-ion. No entanto, as baterias de chumbo-ácido são capazes de fornecer corrente de alta potência, o que as torna ideais para o uso em motores de partida.

As baterias de chumbo-ácido também têm uma longa vida útil e são capazes de fornecer energia por um longo período de tempo.

Li-ion (Lithium-Ion)

As baterias Íon de Lítio são feitas de um eletrodo positivo intercalado (geralmente óxido de lítio-cobalto) e um eletrodo negativo de grafite, são as mais comuns em dispositivos eletrônicos modernos, como telefones celulares e laptops. 

Elas têm uma densidade de energia extremamente alta, o que significa que elas duram muito tempo antes de precisar de uma nova carga. 

As baterias de Íon de Lítio também são mais leves e compactas do que outros tipos de baterias, o que as torna ideais para uso em dispositivos portáteis.

No entanto, as baterias de Íon de Lítio são mais caras do que outros tipos de baterias recarregáveis e podem ser perigosas se não forem tratadas corretamente. 

As baterias de Íon de Lítio podem explodir ou pegar fogo se forem submetidas a altas temperaturas ou se forem danificadas.

Li-Po (Polímero-Íon-Lítio) 

As baterias Li-Po são uma variação das baterias Li-ion. Elas usam eletrólitos poliméricos em vez dos líquidos encontrados nas Li-ion. 

Isso permite que elas tenham uma densidade energética ainda maior do que as Li-ion. Elas são usadas em drones, dispositivos vestíveis e outros equipamentos eletrônicos avançados.

Existem muitos outros tipos de baterias em desenvolvimento, incluindo baterias de Íons de Lítio de estado sólido, baterias de fluxo, baterias metal-ar e sódio-ion.

Tabela comparativa das Baterias mais comuns

Conclusão

A escolha da bateria correta para um dispositivo eletrônico é crucial para garantir o melhor desempenho possível. Cada tipo de bateria tem suas próprias características e é importante levar em consideração as necessidades do dispositivo ao escolher a bateria correta.

Esperamos que este artigo tenha sido útil na compreensão dos diferentes tipos de baterias recarregáveis e em quais situações cada uma delas é mais adequada. Se você tiver dúvidas ou quiser saber mais sobre baterias recarregáveis, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco.