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Capacitância de um Capacitor

Existem algumas especificações importantes que devem ser consideradas ao escolher um capacitor para uso em um projeto de circuito. São elas:

• Capacitância
• Tensão de operação
• Temperatura de operação
• Tolerância

1. Capacitância

A capacitância é a principal propriedade de um capacitor, e diz respeito à capacidade de armazenamento das cargas elétricas. Podemos definir Capacitância como sendo a relação entre a quantidade de cargas acumuladas e a diferença de potencial aplicada às armaduras em um capacitor. Quanto maior a capacitância, maior a quantidade de cargas elétricas que podem ser armazenadas no dispositivo.

A capacitância é medida em uma unidade denominada Farad (batizada em homenagem ao célebre físico e químico Michael Faraday), abreviada pela letra F, e no geral os capacitores utilizam submúltiplos dessa unidade, pois a capacitância de 1 F é um valor muito elevado. Um capacitor de 1F conectado a uma fonte que forneça 1V de tensão elétrica irá armazenar uma carga de 1C, que equivale a 6,24 x 10¹⁸ elétrons.

As principais unidades utilizadas para representar a capacitância de um capacitor são as seguintes:

Nome da unidade	Símbolo	Valor equivalente em Farads
Milifarad	mF	1 x 10-3 F
Microfarad	μF	1 x 10-6 F
Nanofarad	nF	1 x 10-9 F
Picofarad	pF	1 x 10-12 F

Um capacitor possui capacitância de um Farad quando uma carga elétrica de um Coulomb é armazenada em suas armaduras por uma tensão elétrica de um Volt. A capacitância é sempre um valor positivo.

A unidade mF (milifarad) é raramente utilizada, sendo mais comum utilizar μF para representar valores na casa dos milésimos de Farad também.

Capacitância e Carga Elétrica

Podemos calcular a capacitância de um capacitor com base em sua carga armazenada (Q) e no valor de tensão elétrica (V), de acordo com a fórmula:

Ou ainda, podemos calcular a quantidade de cargas transformando a fórmula acima em:

Nestas fórmulas temos a carga elétrica Q medida em Coulombs, a tensão V em Volts e a capacitância C em Farads.

De acordo com a fórmula apresentada acima, se um capacitor de 1F for submetido a uma tensão de 1V, irá armazenar a carga de 1C, que equivale a aproximadamente 6,24 x 10¹⁸ elétrons.

Vejamos alguns exemplos de aplicação desse cálculo:

Exemplo 01: Se um capacitor armazena 12C de carga elétrica quando são aplicados 24V em suas armaduras, qual será a sua capacitância?

Solução:

Sua capacitância será de meio Farad, ou 500.000 μF.

Exemplo 02: Quantos elétrons um capacitor de 3μF armazena quando submetido a uma tensão de 5V?

Solução:

Ou seja, 9,36 x 10¹³ elétrons.

Quando um capacitor é submetido à uma corrente alternada (VCA), seu comportamento muda. A corrente alternada “atravessa” o capacitor, sem que ele apresente resistência notável à passagem dessa corrente. Esse fato é aproveitado também na construção de diversos tipos de circuitos, como por exemplo filtros de sinais, que estudaremos posteriormente.

Representando a Capacitância no Componente

Existem várias formas de representar a capacitância em um capacitor, sendo as mais amplamente usadas as seguintes:

• Código de cores
• Código de números e letras
• Marcação direta

Código de Cores

Há um esquema de codificação por cores internacional para representação de valores de capacitância em capacitores, que foi desenvolvido há muitos anos para que fosse possível identificar com facilidade os valores de capacitância e tolerância.

Esse esquema consiste em faixas coloridas, conhecido no geral com “Código de Cores de Capacitores”, e você pode consultar as cores e seus respectivos valores / significados na tabela a seguir:

Tabela de Códigos de Cores de Capacitores
Cor da faixa	Dígito 1	Dígito 2	Multiplicador	Tolerância (C > 10pF)	Tolerância (C < 10pF)	Coeficiente de Temperatura
Preto	0	0	x 1	± 20%	± 2 pF
Marrom	1	1	x 10	± 1%	± 0,1 pF	-33 x 10-6
Vermelho	2	2	x 100	± 2%	± 0,25 pF	-75 x 10-6
Laranja	3	3	x 1.000	± 3%		-150 x 10-6
Amarelo	4	4	x 10.000	± 4%		-220 x 10-6
Verde	5	5	x 100.000	± 5%	± 0,5 pF	-330 x 10-6
Azul	6	6	x 1.000.000			-470 x 10-6
Violeta	7	7	–			-750 x 10-6
Cinza	8	8	x 0,01	+ 80% / – 20%
Branco	9	9	x 0,1	± 10%	± 1 pF
Dourado	–	–	x 0,1	± 5%
Prateado	–	–	x 0,01	± 10%

Esse esquema de código de cores é mais utilizado na identificação de capacitores de poliéster sem polarização e alguns capacitores de mica. Na prática, porém, é um esquema que está se tornando obsoleto, e essa codificação deve ser encontrada apenas em capacitores mais antigos.

Hoje é muito mais comum a utilização do sistema de codificação por números e letras, que estudaremos a seguir.

Código de números e letras

No geral, o código consiste em 2 ou 3 números mais uma letra (opcional) para representar a tolerância. Se um código consistir em apenas dois números, a capacitância do componente será dada em pF (picofarads), como por exemplo, 56 = 56 pf.

Já um código de três dígitos consiste em dois dígitos que representam valor e um dígito multiplicador – parecido com os códigos de multiplicação usados em resistores. Assim, um código como 472 = 47 x 100 = 4700 pF.

Se houver uma letra após esses dígitos, ela representará a tolerância do componente.

Tabela de Códigos de Tolerância em Capacitores
Letra	Tolerância (C < 10pF)	Tolerância (C > 10pF)
B	± 0,1 pF
C	± 0,25 pF
D	± 0,5 pF	± 0,5 %
F	± 1 pF	± 1 %
G	± 2 pF	± 2 %
J		± 5 %
K		± 10 5
M		± 20 %
Z		+ 80% / – 20%

Exemplo: Qual a capacitância de um capacitor cujo corpo traz a marcação 683J?

Resposta: 68 nF, com ±5% de tolerância.

Marcação direta

Alguns capacitores trazem a marcação de sua capacitância (e outras características) diretamente sobre o corpo do componente. Isso é mais comum em capacitores eletrolíticos, como podemos ver na ilustração a seguir:

Neste exemplo temos um capacitor de 3300 μF, com tensão máxima de operação de 6,3 V.

Fatores que afetam a capacitância

Os principais fatores que influenciam na capacitância de um dispositivo são os seguintes:

• Área das armaduras: Armaduras com maior área permitem obter valores de capacitância maior, pois há mais espaço para que o acúmulo de cargas ocorra, e armaduras com área menor significam menor capacitância também. Isso ocorre porque áreas maiores permitem coletar uma maior quantidade de cargas elétricas.
• Distância entre as armaduras: Quanto menor a distância entre as armaduras (que corresponde à espessura do dielétrico), maior será a capacitância obtida (relação inversamente proporcional). Isso ocorre porque com uma distância menor entre as armaduras teremos um campo elétrico mais forte, resultando em um fluxo de campo maior – mais cargas coletadas. Distância maior, capacitância menor.
• Material do dielétrico: Quanto maior a permissividade relativa do dielétrico, maior será o valor da capacitância do componente, se os outros fatores forem iguais. Da mesma forma, constante dielétrica menor significa capacitância menor.

Na próxima parte da lição trataremos da Tensão de Operação de um Capacitor.

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