O que é capacitor de ar: circuito, funcionamento e suas aplicações

UMA capacitor variável é um tipo de capacitor que tem um valor de capacitância variável. este capacitor inclui duas placas onde a área entre essas placas é simplesmente ajustada para alterar a capacitância do capacitor. Esses capacitores estão disponíveis em dois tipos de capacitor de ar e capacitor de trimmer. Geralmente, esses capacitores são usados ​​especialmente em circuitos LC para sintonia de freqüência dentro de rádios. Portanto, este artigo discute uma visão geral de um dos tipos de capacitores variáveis, como um capacitor de ar – funcionamento e suas aplicações.

O que é capacitor de ar?

Um Definição do capacitor de ar é um capacitor que usa ar como meio dielétrico. Este capacitor pode ser projetado em uma forma de capacitância fixa ou variável. O tipo de capacitância fixa não é usado com frequência porque existem diferentes tipos de capacitores disponíveis com características superiores, enquanto o tipo de capacitância variável é usado com mais frequência devido à sua construção simples.

Os capacitores de ar são geralmente feitos com dois conjuntos de placas de metal semicirculares que são separadas por um filtro de ar. material dielétrico . Nestas placas de metal, um conjunto é permanente e o outro conjunto é conectado a um eixo que permite ao operador girar o conjunto para alterar a capacitância quando necessário. Quando a sobreposição entre duas placas de metal é maior, a capacitância é maior. Portanto, a condição de capacitância mais alta é alcançada quando a sobreposição entre os dois conjuntos de placas de metal é máxima, enquanto a condição de capacitância mais baixa é alcançada quando não há sobreposição. Para melhor controle de capacitância, ajuste mais fino e maior precisão, são usados ​​mecanismos de engrenagem de redução.

Os capacitores de ar têm um pequeno valor de capacitância que varia de 100 pF – 1 nF, enquanto a tensão de operação varia de 10 a 1000V. A tensão de ruptura do dielétrico é menor, então a ruptura elétrica mudará dentro do capacitor, o que pode levar ao funcionamento defeituoso do capacitor de ar.

Construção de capacitores de ar e seu funcionamento

Um capacitor ajustável como um capacitor de ar inclui uma série de placas de alumínio giratórias semicirculares no topo de um eixo central disposto entre um conjunto igualmente espaçado de placas de alumínio fixas. Este capacitor tem um furo em seu centro para passar uma haste de controle. Para controlar esta haste, são conectados discos alternados para passá-la livremente entre as demais, o que significa que o conjunto de discos é separado eficientemente em dois grupos que formam conjuntamente as duas regiões de placas do capacitor.

Uma vez que os discos do capacitor estão em uma forma semicircular, girar o conjunto móvel faz com que a quantidade na qual os dois grupos se sobreponham mude para toda a área da placa. Quando a capacitância deste capacitor depende de toda a área da placa, então a mudança dentro da área pode causar uma mudança equivalente dentro da capacitância do componente, então um operador pode modificar o valor do componente à vontade.

Quando as placas de alumínio móveis são giradas, a quantidade de sobreposição entre as placas estáticas e móveis será alterada. O ar entre esses conjuntos de placas funciona como um dielétrico eficaz que isola os conjuntos um do outro. Quando a capacitância do capacitor depende do tamanho mútuo da placa, esse ajuste simplesmente permite que o valor do capacitor de ar seja ajustado.

Circuito do capacitor de ar

O circuito simples do capacitor de ar é mostrado abaixo. Este capacitor usa o ar como dielétrico e é projetado usando duas folhas metalizadas ou placas de metal conectadas paralelamente a uma certa distância uma da outra. Os capacitores armazenam a energia em forma de carga elétrica nas placas.

Uma vez que uma tensão é aplicada a um capacitor de ar para medir a carga nas duas placas, então a razão da carga 'Q' para a tensão 'V' fornecerá o valor da capacitância para o capacitor, portanto, é dado como C = Q/V. Esta equação também pode ser escrita para fornecer a fórmula para medir a quantidade de carga nas duas placas como Q = C x V.

Uma vez que uma corrente elétrica é fornecida ao capacitor, ele carrega, assim o campo eletrostático se tornará muito mais forte porque armazena mais energia entre as duas placas.

Da mesma forma, quando a corrente flui para fora do capacitor de ar, a diferença de potencial entre essas duas placas diminuirá e o campo eletrostático diminui quando a energia elétrica se afasta das placas. Portanto, a capacitância é uma das propriedades de um capacitor que é usado para armazenar carga elétrica em suas duas placas em forma de campo eletrostático.

Permissividade do capacitor de ar

A permissividade pode ser definida como a propriedade de cada material, caso contrário o meio usado para medir a resistência oferecida contra a formação de um campo elétrico. É denotado com a letra grega 'ϵ' (épsilon) e sua unidade é F/m ou farad por metro.

Se considerarmos um capacitor que inclui duas placas separadas pela distância 'd', o meio dielétrico como o ar é usado entre essas duas placas. Entre as duas placas de um capacitor estão presentes moléculas que formam momentos de dipolo elétrico. O dipolo elétrico significa, um par de cargas opostas e iguais. Por exemplo, uma única molécula inclui uma carga positiva em uma extremidade e uma carga negativa na outra extremidade que é separada por alguma distância, conforme mostrado na figura a seguir.

No diagrama a seguir, as moléculas são geralmente alinhadas aleatoriamente dentro das placas do capacitor. Uma vez que aplicamos um campo elétrico a essas placas externamente, as moléculas dentro do capacitor se alinham de uma maneira melhor, conhecida como polarizabilidade. Assim, seu momento de dipolo gera seu próprio campo elétrico. Este campo elétrico se opõe ao campo elétrico aplicado externamente, tornando-se como o pólo semelhante de dois ímãs que continuam resistindo um ao outro.

Quando as moléculas se alinham ou se polarizam mais, elas se opõem ao campo elétrico externo que é o que chamamos de permissividade. Aqui, a permissividade mede a resistência oferecida pelo material ou meio a um campo elétrico externo.

Se a permissividade do meio for maior, as moléculas desse meio polarizam melhor e, portanto, oferecem mais resistência ao campo elétrico externo. Da mesma forma, se a permissividade do meio for baixa, as moléculas se polarizam fracamente, oferecendo menos resistência ao campo elétrico externo.

A permissividade não é constante, por isso varia com diferentes fatores como temperatura, umidade, tipo de meio, frequência de campo, intensidade do campo elétrico, etc.

A permissividade desempenha um papel significativo na determinação da capacitância do capacitor. Assim, a capacitância de um capacitor de placas paralelas é calculada por

C = ϵ x A/d

Onde,

‘A’ é a área de uma única placa.

‘d’ é a distância entre duas placas do capacitor.

‘ϵ’ é a permissividade do meio entre as duas placas de capacitores.

Se você observar os seguintes capacitores, a permissividade pode afetar claramente a capacitância do capacitor.
Nos dois capacitores a seguir, o dielétrico usado no capacitor do lado esquerdo é o ar. Portanto, a permissividade relativa deste capacitor de ar é pouco > 1, ou seja, 1,0006.

Da mesma forma, no segundo capacitor, o dielétrico usado é o vidro. Portanto, a permissividade desse capacitor é de aproximadamente 4,9 a 7,5. Assim, em comparação com um capacitor de ar, um capacitor com dielétrico de vidro tem alta permissividade.

Assim, o material com menor permissividade fornecerá menos capacitância e o material com maior permissividade fornecerá alta capacitância. Assim, a permissividade desempenha um papel importante na decisão do valor da capacitância.

Características

As características de um capacitor de ar incluem o seguinte.

• Os capacitores de ar são não polares, o que significa que esses capacitores podem ser usados ​​com segurança em aplicações CA até que a classificação de tensão mais alta não seja excedida.
• Esses capacitores têm uma pequena capacitância que varia entre 100pF e 1nF.
• A tensão máxima de operação depende principalmente das dimensões físicas do capacitor.
• Uma alta tensão de trabalho precisa que o espaço entre duas placas seja suficiente para evitar a ruptura elétrica do ar.
• A rigidez dielétrica do ar é menor do que muitos outros materiais, o que torna esses capacitores inadequados para altas tensões.

Vantagens

o vantagens dos capacitores de ar inclui o seguinte.

• Possui menor corrente de fuga, o que significa que as perdas operacionais dentro deste capacitor são mínimas, principalmente se a umidade não for alta.
• A resistência de isolamento é alta.
• Boa estabilidade.
• Eles têm menos tensão de ruptura.
• O fator de dissipação é baixo.

o Desvantagens dos capacitores de ar inclui o seguinte.

• Capacitores de ar estão disponíveis em tamanhos grandes.
• Esses capacitores têm menos capacitância.
• Estes são caros.
• Ocupa mais espaço em comparação com outros capacitores.

Formulários

o aplicações de capacitores de ar inclui o seguinte.

• Este capacitor é normalmente usado em circuitos LC ressonantes, que precisam de mudanças na capacitância. Esses
• circuitos incluem sintonizadores de rádio, misturadores de frequência e componentes de correspondência de impedância para sintonizadores de antena.
• Estes são usados ​​normalmente onde a capacitância ajustável é necessária, como circuitos ressonantes.
• Este capacitor é usado para sintonizar circuitos de rádio e também em circuitos onde são necessárias menos perdas.

Assim, esta é uma visão geral de um ar capacitor - funcionando com aplicativos. Esses capacitores são feitos de alumínio e funcionam bem em campos magnéticos muito fortes. Aqui está uma pergunta para você, o que é dielétrico em um capacitor?