Reatância Capacitiva: O que É, Cálculos e Mais

A reatância capacitiva é uma medida de como um capacitor restringe o fluxo de corrente alternada, embora semelhante à resistência, não é o mesmo.

O tutorial de capacitância inclui:

Capacitância | Fórmulas de capacitores | Reatância capacitiva | Capacitores Paralelos e Série | Constante dielétrica e permissividade relativa | Fator de dissipação, tangente de perda, ESR | Tabela de conversão de capacitores

Estamos familiarizados com a maneira como os resistores restringem o fluxo de carga elétrica por causa de sua resistência e da Lei de Ohm, mas os capacitores também podem impedir o fluxo de carga elétrica com uma corrente alternada como resultado de sua reatância.

É importante saber que efeito um capacitor terá em qualquer circuito em que ele opera. Não apenas impede que o componente de corrente contínua de um sinal passe, mas também afeta qualquer sinal alternado que possa aparecer.

Ser capaz de calcular o nível de reatância é importante porque os capacitores são usados ​​em muitos projetos de circuitos elétricos e eletrônicos. Também saber como essa reatância afeta o fluxo de corrente com outros componentes eletrônicos também é de grande importância.

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O que é Reatância Capacitiva

Em um circuito de corrente contínua onde pode haver uma bateria e um resistor, é o resistor que resiste ao fluxo de corrente no circuito. Esta é a Lei de Ohms básica. O mesmo vale para um circuito de corrente alternada com um capacitor.

Um capacitor com uma pequena área de placa só poderá armazenar uma pequena quantidade de carga, e isso impedirá o fluxo de corrente. Um capacitor maior permitirá um maior fluxo de corrente.

Tendo em vista os diferentes níveis de armazenamento de carga, pode-se observar que se apenas um pequeno nível de carga puder ser armazenado, isso apresentará um nível maior de restrição à corrente que pode ser passada pelo capacitor do que aquele que pode armazenar muito mais carga.

A ‘restrição’ na corrente que pode ser passada por um capacitor é chamada de reatância do capacitor.

A reatância de um capacitor é diferente da resistência de um resistor, mas é medida em Ohms da mesma forma. A reatância de um capacitor depende do valor do capacitor e também da frequência de operação. Quanto maior a frequência, menor a reatância.

Verifica-se que quanto maior a frequência, menor a reatância e uma curva como a mostrada abaixo é vista para um capacitor de um determinado valor.

Calculando a Reatância de um Capacitor

Pode-se imaginar que quanto maior o capacitor, mais carga ele pode armazenar e, portanto, menos restringirá o fluxo de corrente.

Também a frequência com que os atuais alterna tem um grande impacto. Se a frequência for maior, significa que há uma mudança maior na carga armazenada e, portanto, a restrição de corrente, ou seja, a reatância é menor.

A equação básica para a reatância de um capacitor é:

Onde
X _c é a reatância capacitiva em Ohms
ω é a velocidade angular em radianos por segundo
C é a capacitância em Farads

No entanto, normalmente é muito mais útil calcular a reatância com o conhecimento da frequência. A frequência em ciclos por segundo ou Hertz é muito mais usada como unidade do que a velocidade angular.

Onde
X _c é a reatância capacitiva em Ohms
f é a frequência em Hertz
C é a capacitância em Farads

Como exemplo, é possível calcular a reatância de um capacitor com capacitância de 1 µF a uma frequência de 1kHz.

Substituindo diretamente na equação e usando 2 π como 6, que é uma aproximação suficientemente próxima para a maioria dos cálculos.

Isso simplifica para baixo para dar:

Desta forma, pode-se ver que é muito fácil calcular a reatância de um capacitor. O ponto principal a observar é que todas as frequências e capacitâncias são medidas em Hz e Farads. Manter o controle dos zeros ou multiplicadores de potência de dez nas figuras é a chave para obter a resposta certa.

Cálculos Atuais

A próxima etapa é ver como a corrente, por exemplo, pode ser calculada para um capacitor como o acima.

Se o único componente presente é o capacitor, então é simplesmente uma questão de aplicar a lei de Ohm e calcular a tensão ou corrente, etc., a partir do conhecimento das outras duas variáveis. Também é possível calcular a reatância a partir do conhecimento da tensão e da corrente.

É simplesmente uma questão de substituir ‘R’ na equação da Lei de Ohm por X _c .

Também é possível usar os triângulos da lei de Ohm para calcular os valores da variável desconhecida.

Pode-se ver que a resistência R normalmente vista na equação da Lei de Ohm e no triângulo da Lei de Ohm foi simplesmente substituída pela reatância capacitiva X _c .

ADICIONANDO RESISTÊNCIA E REATÂNCIA

Embora a resistência e a reatância sejam muito semelhantes, e os valores de ambas sejam medidos em Ohms, eles não são exatamente os mesmos. A corrente e a tensão estão 90° fora de fase e, para um resistor, elas estão em fase.

Como resultado, não é possível somar a resistência do resistor e a reatância do capacitor diretamente.

Em vez disso, eles devem ser somados “vetorialmente”. Em outras palavras, é necessário elevar ao quadrado cada valor e, em seguida, somá-los e obter a raiz quadrada desse número. Coloque em um formato mais matemático:

Adicionando as duas quantidades desta forma, é possível calcular a impedância total para a combinação de resistor e capacitor.

Também é possível usar a lei de Ohm para calcular a corrente e a tensão, etc. de forma normal.

A reatância capacitiva é uma quantidade chave em todas as formas de circuito eletrônico elétrico. Como os capacitores são usados ​​em praticamente todos os produtos eletrônicos, entender como calcular a reatância e como ela interage com resistores e outros componentes eletrônicos é um elemento chave para muitos projetos de circuitos eletrônicos. Embora os cálculos sejam relativamente simples, eles são muito importantes em muitas áreas.

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