Key Takeaways

● Aprenda sobre as fórmulas de conversão da capacidade para impedância.

● Obtenha uma maior compreensão de como a capacidade e a impedância interagem.

● Aprenda mais sobre a importância da impedância na análise de circuitos CA.

Capacitância e sua relação com a impedância

O campo da electrónica contém vários parâmetros que medem, ajudam e afectam a funcionalidade, bem como o desempenho, de cada dispositivo electrónico. Esses parâmetros afetam as decisões iniciais e finais de projeto.

Parâmetros como capacitância e impedância devem permanecer dentro dos limites aceitáveis de projeto ou mesmo o projeto mais preciso falhará em fornecer o resultado funcional desejado. Além disso, há casos em que a conversão de um parâmetro no equivalente de outro é um requisito. Uma dessas conversões, como a capacitância para impedância, é um requisito de análise detalhada do circuito CA.

Capacitores e Capacitância

O componente associado à capacitância é, naturalmente, um capacitor, e a capacidade de um sistema para armazenar uma carga elétrica é chamada de capacitância. Em física, é a razão de variação de uma carga elétrica em um sistema em relação a uma mudança em seu potencial elétrico. Em ambos os casos, a unidade padrão de capacitância é o farad.

Estes componentes eletrônicos passivos armazenam energia sob a forma de um campo eletrostático. Na sua forma mais pura, um condensador incorpora duas placas condutoras separadas por um material isolante chamado dieléctrico. A capacitância de um condensador é directamente proporcional à superfície das suas placas e inversamente proporcional à separação entre estas placas. Entretanto, a capacitância líquida também depende da constante dielétrica da substância que separa as placas.

Ao converter a impedância de um condensador, utilizamos a fórmula Z = -jX. Tenha em mente que a reactância é um parâmetro mais inequívoco, e define quanta resistência terá um condensador a uma frequência específica. Como dito anteriormente, o conhecimento da impedância é necessário para uma análise detalhada do circuito AC.

Indutor e impedância

Impedância em um circuito AC

Impedância é a resistência ativa de um circuito elétrico ou componente à AC dos efeitos combinados de reatância e resistência óhmica. Em outras palavras, a impedância é a extensão dos princípios de resistência em circuitos CA. Também definimos impedância como qualquer obstrução, ou a medida da oposição de uma corrente elétrica, ao fluxo de energia ao aplicar tensão.

A definição mais técnica é a oposição total oferecida por um circuito elétrico ao fluxo de CA de uma única freqüência. Em resumo, é uma combinação de reatância e resistência que medimos em ohms, e a representamos com o símbolo Z.

Reactância (X) expressa a resistência de um componente à CA, enquanto que a impedância (Z) indica a resistência de um componente tanto à CA como à CC. Mostramo-la como um número complexo através da utilização da seguinte fórmula: Z = R + jX. O ideal é que a impedância de uma resistência seja o equivalente da sua resistência. Nestas circunstâncias, a parte real ou real da impedância é a resistência, e a parte imaginária é nula ou zero.

Convertendo Capacitância à Impedância

Existem calculadoras de reactância capacitivas que permitem determinar a impedância de um condensador, desde que tenha o seu valor de capacitância (C) e a frequência do sinal que passa através dele (f). Você insere a capacitância em farads, picofarads, microfarads ou nanofarads e a freqüência em unidades de GHz, MHz, kHz, ou Hz. Por exemplo, uma capacitância de 2 farads a uma frequência de 100 hertz produzirá uma impedância de 0,0008 ohms.

A fórmula seguinte é a necessária para calcular os valores acima:

Agora compreendemos os parâmetros de uma resistência ideal onde a sua impedância é igual à sua resistência. No entanto, a impedância de um condensador perfeito é igual à magnitude da sua reactância, embora estes dois parâmetros não sejam idênticos. Nós expressamos a reactância como um número normal em ohms, e a impedância do condensador é a reactância multiplicada por -j. Isto se correlaciona com a seguinte fórmula: Z = -jX. Neste contexto, o termo -j representa o deslocamento de fase de 90 graus que ocorre entre a corrente e a tensão num circuito puramente capacitivo.

Usando a Equação de Conversão

Upão usando a equação acima (XC = 1/ωC = 1/2πƒC), pode-se obter a reactância de um condensador, e para convertê-la na impedância de um condensador pode-se utilizar a fórmula Z = -jX. Lembre-se que a reactância é um valor de parâmetro mais aparente, e descobre a resistência de um condensador a uma frequência específica.

É evidente a partir das equações acima que a reactância de um condensador é inversamente proporcional tanto à capacidade como à frequência. Portanto, maior capacitância e maior freqüência se traduzem em uma menor reatância. Esta relação inversa entre frequência e reactância facilita o uso de condensadores para bloquear componentes de baixa frequência de um sinal enquanto simultaneamente permite a passagem de componentes de alta frequência.

Capacidade num circuito AC é facilmente discernível, mas é a impedância que é um requisito de análise completa do circuito AC. Logicamente, isto significa que ganhar uma maior compreensão da importância de como estes dois parâmetros interagem é primordial.

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