Capacitância é uma medida da capacidade de um capacitor para armazenar cargas. A capacitância é medida em farads, em homenagem ao membro honorário da Universidade de São Petersburgo, o físico inglês Michael Faraday.
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O que é capacidade?
Se você remover um único condutor elétrico infinitamente distante, excluir a influência de corpos carregados uns sobre os outros, então o potencial do condutor remoto se tornará proporcional à carga. Mas para condutores que diferem em tamanho, os potenciais não coincidem.
A unidade SI de capacitância para um capacitor é o farad. O fator de proporcionalidade é indicado pela letra C - esta é a capacitância, que é afetada pelo tamanho e estrutura externa do condutor. O material, o estado de fase da substância do eletrodo não desempenha um papel - as cargas são distribuídas na superfície. Portanto, nas regras internacionais do CGS, a capacitância é medida não em farads, mas em centímetros.
Uma bola solitária com um raio de 9 milhões de km (1400 raios terrestres) contém 1 farad.Um elemento condutor separado mantém cargas em quantidades insuficientes para uso em tecnologia. Tecnologia do século 21 capacitância de capacitores com unidades de medida acima de 1 farad é criada.
Uma estrutura de pelo menos 2 eletrodos e um dielétrico de separação é capaz de acumular a quantidade de eletricidade necessária para a operação de circuitos eletrônicos. Em tal projeto, partículas positivas e negativas são mutuamente atraídas e se mantêm. O dielétrico entre o par elétron-pósitron não permite a aniquilação. Este estado de carga é chamado de ligado.
Anteriormente, equipamentos volumosos e pouco precisos eram usados para medir grandezas elétricas. Agora, mesmo um radioamador iniciante sabe como medir a capacitância com um testador.
Marcações do capacitor
Conhecer as características dos dispositivos eletrônicos é necessário para uma operação precisa e segura.
Determinar a capacitância de um capacitor inclui medir o valor com instrumentos e ler as marcações na caixa. Os valores indicados e os obtidos durante as medições diferem. Isso se deve à imperfeição das tecnologias de produção e à variação operacional dos parâmetros (desgaste, efeitos da temperatura).
Os parâmetros de capacitância e tolerância nominais são indicados na caixa. Em eletrodomésticos, são usados dispositivos com desvio de até 20%. Na indústria espacial, equipamentos militares e automação de objetos perigosos, é permitida uma dispersão de características de 5 a 10%. Os diagramas de trabalho não contêm valores de tolerância.
A capacidade nominal é codificada de acordo com as normas IEC - International Electrotechnical Commission, que reúne organizações nacionais de acordo com as normas de 60 países.
O padrão IEC usa a notação:
- Codificação de 3 dígitos. 2 caracteres no início - o número de pF, o terceiro - o número de zeros, 9 no final - o valor é menor que 10 pF, 0 na frente - não mais que 1 pF. Código 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF ou 33 nF ou 0,033 uF. Para facilitar a leitura, o ponto decimal no código é substituído pela letra "R". R8 \u003d 0,8 pF, 2R5 - 2,5 pF.
- 4 dígitos na marcação. O último é o número de zeros. 3 primeiro - valor em pF. 3353 - 335000pF, 335nF ou 0,335uF.
- Usando letras no código. A letra µ é uF, n é nanofarad, p é pF. 34p5 - 34,5 pF, 1µ5 - 1,5 µF.
- Os produtos cerâmicos Glider são codificados com as letras A-Z em 2 registros e um número indicando a potência de 10. K3 - 2400 pF.
- Os dispositivos eletrolíticos SMD são marcados de 2 maneiras: números - capacitância nominal em pF e próximo ou em 2 linhas se houver espaço - o valor da tensão nominal; a letra que codifica a tensão e ao lado de 3 dígitos, 2 determinam a capacitância e o último - o número de zeros. A205 significa 10V e 2uF.
- Os produtos de montagem em superfície são marcados com um código de letras e números: CA7 - 10 uF e 16 V.
- Codificações - cor do corpo.
Marcações IEC, designações nacionais e códigos de marca tornam a memorização de códigos sem sentido. Projetistas e reparadores de hardware exigem fontes de referência.
Cálculo da fórmula
O cálculo da capacidade nominal do elemento é necessário em 2 casos:
- Os projetistas de equipamentos eletrônicos calculam o parâmetro ao criar circuitos.
- Mestres na ausência de capacitores de potência e capacidade adequadas usam o cálculo do elemento para selecionar as peças disponíveis.
Os circuitos RC são calculados usando o valor da impedância - resistência complexa (Z). Ra é a perda de corrente para aquecer os participantes do circuito. Ri e Re - levam em conta a influência da indutância e capacitância dos elementos. Nos terminais do resistor no circuito RC, a tensão Ur é inversamente proporcional a Z.
A resistência térmica aumenta o potencial na carga e o reativo o reduz. A operação do capacitor em frequências acima da ressonância, quando a componente reativa da resistência complexa aumenta, leva a perdas de tensão.
A frequência de ressonância é inversamente proporcional à capacidade de armazenar carga. A partir da fórmula para determinar Fp, calcula-se quais valores de Sk (capacitância do capacitor) são necessários para a operação do circuito.
Para calcular os circuitos de pulso, é usada a constante de tempo do circuito, que determina o efeito de RC na estrutura do pulso. Se a resistência do circuito e o tempo de carga do capacitor são conhecidos, a capacitância é calculada usando a fórmula da constante de tempo. A veracidade do resultado é influenciada pelo fator humano.
Os mestres usam conexões paralelas e em série de capacitores. As fórmulas de cálculo são inversas às fórmulas para resistores.
Uma conexão em série diminui a capacitância na conexão dos elementos, um circuito paralelo soma os valores.
Como medir a capacitância de um capacitor com um multímetro?
Ao medir os parâmetros, o capacitor é descarregado preliminarmente fechando os cabos com uma chave de fenda com isolamento na alça. Se isso não for feito, o multímetro de baixa potência falhará.
A resposta para a pergunta de como verificar a capacitância de um capacitor com um multímetro no modo "Cx" é a seguinte:
- Ligue o modo "Cx" e selecione o limite de medição - 2000 pF - 20 μF em um dispositivo padrão;
- Insira o capacitor nos soquetes do dispositivo ou conecte as pontas de prova aos terminais do capacitor e observe o valor na escala do dispositivo.
Um amperovoltímetro ou multímetro determina a presença de um curto-circuito ou circuito aberto dentro do gabinete.
Um capacitor polar é incluído no circuito do dispositivo, levando em consideração a direção da corrente. Os fabricantes marcam os eletrodos do produto. Um capacitor projetado para uma tensão de 1-3 V falhará se a corrente reversa for maior que o normal.
Antes de medir as características, o capacitor eletrolítico polar é dessoldado da placa. Ligue o multímetro para medir resistência ou testar semicondutores. Aplique as pontas de prova nos eletrodos do capacitor polar - mais para mais, menos para menos. Uma boa capacitância mostrará um aumento suave na resistência. À medida que a corrente de carga diminui, a EMF aumenta e atinge a tensão da fonte de alimentação.
Uma abertura no capacitor parecerá uma resistência infinita no multímetro. O dispositivo não responderá ou o ponteiro na cópia analógica mal se moverá.
Quando o elemento quebra, o parâmetro medido não corresponde ao valor nominal na direção inferior, proporcionalmente ao valor de quebra.
Se você se perguntar como medir a resistência em série complexa ou equivalente (ESR de um capacitor) com um multímetro, é problemático fazer isso sem um prefixo. O capacitor exibe propriedades reativas em corrente de alta frequência.
Outros métodos de medição
O medidor de capacitância do capacitor faça você mesmo é montado de acordo com os esquemas dos dispositivos de pulso. Sequências de circuitos RC com resistores variáveis criam uma série de sinais na saída do produto com uma mudança gradual na frequência. Para configurar o dispositivo, use um multímetro com o qual o prefixo será usado.
Um conjunto de capacitores testados é conectado por sua vez à estrutura e a precisão da operação é ajustada em cada subfaixa.
Um medidor de capacitância faça você mesmo para células eletrolíticas polares é implementado esquematicamente e configurado como parte de um prefixo sem circuito oscilatório. Na saída, em vez de uma tensão pulsada, há uma tensão constante.
Nos medidores de capacitância digital, a fonte de alimentação é altamente estável. Os parâmetros "flutuantes" dos elementos dos quais o circuito é montado fornecerão um erro inaceitável para a precisão da medição.
Nos elementos lógicos, são criadas fontes de corrente alternada pulsada para medir ESR.
Medidores de capacitância de capacitores baratos, como dispositivos de ponte RLC com uma função adicional de teste de resistência SMD, carregamento de rede e um display LCD, são do tamanho de um dedo. Desempenham as funções de um complexo metrológico profissional. Capaz de atuar como medidor de capacitância para capacitores eletrolíticos, tanto polares quanto variáveis.
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