Calculadora de Capacitância
Combine capacitores em série ou paralelo, calcule carga armazenada Q = CV, energia E = ½CV² e constante de tempo RC. Esquema SVG ao vivo com formatação inteligente de unidades.
- 1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn
Como funciona
- 1
Escolher serie/paralelo ou modo energia
Use a aba Serie/Paralelo para combinar ate 10 capacitores. Use a aba Energia e Carga para calcular Q = CV, E = 0,5 CV ao quadrado, e a constante de tempo RC a partir de capacitancia, tensao e resistencia opcional.
- 2
Inserir valores com unidades
Escolha pF, nF, uF, mF ou F por linha. No modo energia, insira capacitancia, tensao e opcionalmente uma resistencia para a constante de tempo. A calculadora formata automaticamente os resultados na unidade mais legivel.
- 3
Ler resultado e diagrama
A capacitancia total (modo rede) ou a carga, energia e constante de tempo (modo energia) atualizam em tempo real. O diagrama SVG reflete a configuracao atual com simbolos IEC de capacitor.
Capacitores, armazenamento de carga e o legado da garrafa de Leiden
O primeiro capacitor pratico foi a garrafa de Leiden, construida independentemente por Ewald Georg von Kleist e Pieter van Musschenbroek em 1745. Ela armazenava carga estatica entre uma parede de vidro e folhas metalicas, e dava choque nos experimentadores que a tocavam. Quase um seculo depois, Michael Faraday quantificou a relacao entre carga e tensao num condutor, e a unidade de capacitancia (o farad) foi batizada em sua homenagem. Um farad armazena um coulomb por volt, uma quantidade enorme para a maioria dos circuitos. Valores tipicos em eletronica abrangem doze ordens de grandeza: projetos RF e micro-ondas usam 0,5 pF a 100 pF, desacoplamento geral vai de 100 nF a 10 uF, e filtragem de fontes de alimentacao atinge centenas ou milhares de microfarads em eletrolitico ou polimero de aluminio. No extremo, supercapacitores (capacitores de dupla camada, comercializados pela NEC em 1978) alcancam 3000 F por celula a 2,5 a 2,7 V. Capacitores em serie seguem a regra oposta aos resistores: 1/C_total = 1/C1 + 1/C2 + ... + 1/Cn. Em paralelo somam-se diretamente: C_total = C1 + C2 + ... + Cn. A energia armazenada E = 0,5 C V ao quadrado determina quanto trabalho um capacitor carregado pode fazer. Capacitores reais tambem tem ESR, que limita a corrente de ripple e causa aquecimento em fontes chaveadas.
Armadilhas comuns
Ignorar o derating por bias DC em cerâmicos Classe II. X7R, X5R e Y5V perdem capacitância sob tensão DC: um 10 µF 0805 X5R de 10 V normalmente cai para ~3 µF a 10 V DC, perda de 70 %. Consulte a curva de bias DC do fabricante. Use C0G/NP0 (Classe I) quando a capacitância precisa se manter, ao custo de volume.
Esquecer ESR e corrente de ripple. A ESR de um eletrolítico dissipa I²_ripple × ESR como calor. Um 1000 µF com 0,1 Ω de ESR e 2 A_rms de ripple queima 400 mW, suficientes para elevar 20-30 °C a temperatura do encapsulamento pequeno. A ESR sobe muito abaixo de 0 °C; um 'bom' eletrolítico a 25 °C pode parecer aberto a -20 °C.
Inverter a polaridade de um eletrolítico. Um eletrolítico de alumínio com mais de ~1,5 V invertidos decompõe o eletrólito em hidrogênio. A pressão abre o vent ou estoura o encapsulamento. Tântalo é pior; tensão reversa cria curto-circuito que pode pegar fogo.
Usar a tolerância nominal ±20 % para temporização. Eletrolíticos de uso geral ficam +50/-10 % a 20 °C e derivam outros 20 % com a temperatura. Use filme ou C0G para constantes de tempo RC que precisam se manter; deixe eletrolíticos para armazenamento de energia e desacoplamento.
Tratar supercapacitores como baterias. Armazenam em campo elétrico, não eletroquímico, então a tensão cai linearmente com a descarga (V = V0 − I·t/C). Um supercap de 2,7 V descarregando com corrente constante chega a 1,35 V (meia descarga) após entregar apenas 75 % da energia armazenada. É preciso um conversor buck-boost para aproveitar tudo.
Perguntas Frequentes
Por que capacitores em série seguem a regra oposta aos resistores?
Capacitores armazenam carga, e a carga é conservada ao longo de uma cadeia em série. A mesma carga Q fica em cada capacitor, mas a tensão sobre cada um é Q/C. Tensões somam em série, então 1/C_total = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn. Resistores em série compartilham corrente e suas tensões também somam, mas como V = IR, a resistência se soma diretamente. A dualidade vem do fato de que a capacitância é o inverso da elastância (S = 1/C).
Quando colocar capacitores em série?
O motivo mais comum é a tensão nominal. Dois capacitores de 25 V em série aguentam até 50 V no par (desde que um resistor de balanceamento ou circuito ativo distribua a tensão). Amplificadores valvulados de alta tensão, circuitos CRT e geradores de Marx empilham capacitores em série por essa razão. A desvantagem é a capacitância total reduzida.
O que significa E = ½CV² na prática?
A fórmula dá a energia eletrostática total armazenada no campo elétrico do capacitor. Ela determina quanta energia um banco de capacitores pode descarregar numa carga (flash de câmera, pulso de desfibrilador), quanta energia um capacitor de desacoplamento pode fornecer durante um transitório, e quanto dano um capacitor carregado pode causar em curto-circuito.
O que é a constante de tempo RC e por que importa?
τ = R × C dá o tempo em segundos para que um capacitor carregando ou descarregando alcance 63,2 % do valor final através de um resistor R. Após 5τ o capacitor está 99,3 % carregado. Constantes RC definem a velocidade de filtros analógicos, o tempo de debounce de interruptores, o tempo de retenção de estágios de amostragem e a taxa de queda da alimentação após degraus de carga.
Quais são os valores típicos de capacitância em eletrônica?
Circuitos RF e micro-ondas usam picofarads (pF), de 0,5 pF a 100 pF. Capacitores gerais de desacoplamento vão de 100 nF a 10 µF. Filtragem em massa nos trilhos de alimentação usa 100 µF a milhares de µF em eletrolítico ou polímero de alumínio. Supercapacitores alcançam 1 F a 3000 F, mas sua tensão nominal é baixa (2,5 a 2,7 V por célula).
Como o ESR afeta um capacitor real?
A Resistência Série Equivalente (ESR) é a resistência parasita de conexões, folha e eletrólito. Causa perdas (P = I_rms² × ESR), limita a corrente de ripple e eleva a impedância efetiva acima do ideal 1/(2πfC) em altas frequências. Capacitores de baixo ESR são críticos em fontes chaveadas onde as correntes de ripple são altas.
A calculadora cobre bancos mistos série-paralelo?
Não diretamente. Trabalhe em etapas: calcule primeiro a combinação em série de um ramo, depois use o resultado como elemento num cálculo em paralelo (ou vice-versa). Para redes com conexões arbitrárias, use análise por malhas ou nós com impedâncias Z = 1/(jωC).
Ferramentas relacionadas
Calculadora de filtro RC
Projete um filtro RC passa-baixa ou passa-alta de primeira ordem. Resolva a frequência de corte, a capacitância ou a resistência e leia atenuação e fase em qualquer frequência de sonda.
Calculadora do temporizador 555
Calcula frequência, período, ciclo de trabalho e largura de pulso do CI temporizador 555 em modo astável (oscilador) ou monoestável (pulso único).
Calculadora da Lei de Ohm
Calcule tensão, corrente, resistência ou potência a partir de dois valores conhecidos usando a lei de Ohm.