Como determinar facilmente a capacitância de um capacitor

Às vezes quando capacitor não há marcação ou confiança nos parâmetros indicados no seu estojo, é necessário descobrir de alguma forma a capacidade real. Mas como fazê-lo sem equipamento especial?

Obviamente, se houver um multímetro com capacidade para medir a capacitância ou um medidor C com uma faixa adequada de medições de capacitância, o problema deixará de ser assim. Mas o que fazer se apenas multímetro doméstico simples e alguma fonte de alimentação, mas é necessário medir a capacitância de um capacitor aqui e agora? Nesse caso, as conhecidas leis da física virão em socorro, o que permitirá medir a capacitância com um grau de precisão suficiente.

Primeiro, consideramos uma maneira simples de medir a capacitância de um capacitor eletrolítico usando as ferramentas disponíveis. Como você sabe, ao carregar um capacitor de uma fonte de tensão constante através de um resistor, existe um padrão segundo o qual a tensão no capacitor se aproximará exponencialmente da tensão da fonte e, no limite, um dia, finalmente chegará a ela.

Mas, para não esperar muito, você pode simplificar sua tarefa. Sabe-se que por um tempo igual a 3 * RC, a tensão no capacitor durante o carregamento atingirá 95% da tensão aplicada ao circuito RC. Portanto, sabendo a tensão da unidade de fonte de alimentação, a classificação do resistor e armado com um cronômetro, você pode medir facilmente a constante de tempo, ou melhor, três vezes a constante de tempo para obter maior precisão e, em seguida, calcular a capacitância do capacitor de acordo com a fórmula conhecida.

Por exemplo, considere o experimento abaixo. Digamos que temos capacitor eletrolítico, nas quais há algum tipo de marcação, mas não confiamos particularmente nela, já que o capacitor está nas lixeiras há muito tempo e você nunca sabe se secou; em geral, é necessário medir sua capacidade. Por exemplo, o capacitor diz 6800uf 50v, mas você precisa ter certeza.

Etapa número 1. Pegamos um resistor de 10kΩ, medimos sua resistência com um multímetro, pois inicialmente confiaremos em nosso multímetro neste experimento. Por exemplo, obtivemos uma resistência de 9840 Ohms.

Etapa número 2. Ligue a fonte de alimentação. Como confiamos no multímetro mais do que calibrar a escala (se houver) da fonte de alimentação, coloque o multímetro no modo de medir tensão direta e conecte-o aos terminais da fonte de alimentação. Definimos a tensão da fonte de alimentação em 12 volts, para que o multímetro mostre com precisão 12,00 V. Se a tensão da fonte de alimentação não for regulada, basta medir e registrá-la.

Etapa número 3. Montamos uma corrente RC de um resistor e um capacitor, cuja capacitância precisa ser medida. Curto-circuito o capacitor para que ele possa ser girado facilmente.

Etapa número 4. Conectamos a corrente RC à fonte de alimentação. O capacitor ainda está em curto. Mais uma vez, medimos a tensão fornecida à corrente RC com um multímetro e fixamos esse valor para obter precisão no papel. Por exemplo, ele permaneceu 12,00 V, ou o mesmo que era no começo.

Etapa número 5. Calculamos 95% dessa tensão, por exemplo, se 12 volts, 95% é 11,4 volts. Agora sabemos que em um tempo igual a 3 * RC, o capacitor carregará até 11,4 V.

Etapa número 6. Tomamos um cronômetro em nossas mãos e desdobramos o capacitor, simultaneamente iniciamos a contagem regressiva. Fixamos o tempo durante o qual a tensão no capacitor atinge 11,4 V, este será 3 * RC.

Etapa número 7. Fazemos cálculos. O tempo resultante em segundos é dividido pela resistência do resistor em ohms e por 3. Obtemos o valor da capacitância do capacitor em farads.

Por exemplo: o tempo acabou 220 segundos (3 minutos e 40 segundos). Divida 220 por 3 e por 9840, obtemos a capacidade em farads. No nosso exemplo, resultou 0,007452 F, ou seja, 7452 microfarads e 6800 microfarads estão escritos no capacitor.Assim, o desvio aceitável de 20% estava dentro do desvio de capacidade, pois era de aproximadamente 9,6%.

Mas e quanto capacitores não polares pequenas capacidades? Se o capacitor for de cerâmica ou polipropileno, a corrente alternada e o conhecimento da capacitância ajudarão aqui.

Por exemplo, existe um capacitor, sua capacidade é supostamente várias nanofarads e sabe-se que ele pode funcionar em um circuito CA. Para realizar as medições, será necessário um transformador de rede com um enrolamento secundário, por exemplo, 12 volts, um multímetro e o mesmo resistor de 10 kΩ.

Etapa número 1. Montamos o circuito RC e o conectamos ao enrolamento secundário do transformador. Então ligamos o transformador na rede.

Etapa número 2. Medimos a tensão alternada no capacitor com um multímetro e depois no resistor.

Etapa número 3. Fazemos cálculos. Primeiro, calculamos a corrente através do resistor, - dividimos a tensão através dele pelo valor de sua resistência. Como o circuito é serial, a corrente alternada através do capacitor é exatamente o mesmo valor. Dividindo a tensão através do capacitor pela corrente através do resistor (a corrente através do capacitor é a mesma), obtemos o valor da capacitância Xc. Conhecendo a capacitância e a frequência atual (50 Hz), calculamos a capacitância do nosso capacitor.

Por exemplo: no resistor de 7 volts e no capacitor de 5 volts. Calculamos que a corrente através do resistor, neste caso, é de 700 μA e, portanto, através do capacitor, é a mesma. Portanto, a capacitância do capacitor a uma frequência de 50 Hz é de 5 / 0,0007 = 7142,8 Ohms. Capacitância Xc = 1 / 6,28fC, portanto C = 445 nF, ou seja, 470 nF nominal.

Os métodos descritos aqui são muito rudes, portanto você pode usá-los apenas quando simplesmente não existem outras opções. Em outros casos, é melhor usar instrumentos de medição especiais.

Veja também: Como usar um multímetro