Uma História do Condensador

 

Garrafa de Leyden

 

A história dos condensadores começa em 1745 com a famosa experiência da garrafa de Leyden. Nessa época, os interessados pelos fenómenos electrostáticos faziam experiências várias, tentando desvendar os segredos duma ciência que não compreendiam.

 

Experiência de Leyden

 

A experiência que conduziu à garrafa de Leyden era realizada com uma máquina electrostática, um varão de ferro suspenso do tecto na horizontal por fios de seda (isolante) e uma garrafa de vidro com água. A máquina era constituída por uma roda com manivela ligada por uma correia a um globo de vidro que podia rodar em torno de um eixo. Um dos experimentadores fazia rodar o globo através do accionamento da manivela. Um segundo experimentador assentava as mãos sobre o globo de vidro para produzir electricidade por fricção. Noutra parte do globo era estabelecido contacto eléctrico com o varão de ferro. Na outra extremidade deste varão, um terceiro experimentador segurava a garrafa de vidro com a mão direita, de forma que uma peça de latão ligada ao varão de ferro mergulhava na água. Do globo saltavam faíscas para o varão. O experimentador com a garrafa numa mão aproximava a outra mão do varão fazendo saltar faíscas do varão para a mão. Foi o que fez Petrus Van Musschenbroek (1692-1761), professor de Filosofia e de Matemática na Universidade de Leyden, na Holanda. Apanhou um choque tão forte que correu a escrever ao naturalista francês Reaumur (1683-1757), descrevendo a experiência e o seu resultado, sublinhando ter sido a comoção tão grande que julgava morrer. O mesmo descreveram outros experimentadores e, apesar do desconforto e do perigo adivinhado, a experiência foi realizada por toda a Europa interessada nestes assuntos.

 

A experiência ficou conhecida mas não compreendida. Nomeadamente, não se sabia quais as funções da água, do vidro e do experimentador que segurava na garrafa. Das experiências que se seguiram, concluiu-se que a água podia ser substituída por outra substância condutora. Parece que foi o americano Benjamim Franklin (1706-1790) o primeiro a substituir a água por um metal.

 

Condensador plano

 

O inglês John Bevis (1695-1771) substituiu a água por granalha de chumbo. Mais tarde o chumbo foi substituído por lâminas de ouro (por não se alterar no ar e ser muito bom condutor da electricidade) e depois por folhas de cobre. Bevis concluiu também que a função do experimentador que segura na garrafa é ligar a garrafa à Terra. Por isso, resolveu envolver externamente a garrafa por uma folha de estanho. Continuando as pesquisas, Bevis concluiu que o importante da garrafa é o vidro (isolante) que se encontra entre dois condutores, no interior e no exterior da garrafa e não a sua forma. Por isso, colou duas folhas de estanho, uma de um lado e outra de outro, de um quadrado de vidro. Criou desta forma um novo condensador, sem forma de garrafa e com uma forma mais próxima dos condensadores dos nossos dias. Para carregar o condensador ligou uma das folhas de metal à terra e a outra a uma máquina electrostática. Foi Benjamim Franklin que chamou armaduras às duas peças metálicas. A que é ligada à máquina electrostática chama-se armadura colectora e a ligada ao solo é a armadura condensadora. O meio entre as armaduras é um isolante chamado dieléctrico.

 

Como se disse atrás, também Franklin alterou a estrutura da garrafa, criando o chamado quadrado de Franklin. Para isso, colocou dois pratos de estanho dum lado e do outro duma placa de vidro.

 

Condensador de ar

 

Mais tarde, em 1750, o professor alemão Franz Ulrich Theodor Aepinus fez experiências que o levaram à construção de um condensador com dieléctrico de ar. Colocou duas placas metálicas separadas por uma pequena distância de ar. Ligou uma placa à terra e a outra a uma máquina electrostática e ao tocar simultaneamente as duas armaduras sentiu o "desejado" choque. "Desejado" porque confirmou a sua teoria de que o ar podia substituir o vidro.

 

Condensadores actuais

 

Actualmente, os condensadores podem classificar-se em electrostáticos e electrolíticos. Os primeiros podem ser fixos ou variáveis. Os fixos podem ser de dieléctrico de papel, de filme plástico, de cerâmica, de vidro, de mica. Os variáveis podem ser de dieléctrico de ar, de filme plástico, cerâmicos.

 

Circuitos integrados

 

Com o advento do circuito integrado, inventado em 1957 na Texas Instruments, novo passo foi dado no fabrico de condensadores, não como componentes isolados, mas integrados no circuito do componente integrado. Os condensadores integrados podem ser de dois tipos : de junção e MOS. Os de junção obtêm-se de uma junção pn polarizada inversamente e são construídos simultaneamente com junções dos transístores. Os valores máximos são 100 pF. Os condensadores MOS permitem capacidades um pouco superiores, até umas centenas de pF.

 

Importância na electrónica

 

A importância do condensador  na eletrónica é muito grande. Nos circuitos eléctricos há três componentes básicos : resistências, bobinas e condensadores. Mesmo o estudo do funcionamento de transístores e outros componentes pode ser feito com base em modelos equivalentes com condensadores.

Aplicações

 

Vejamos algumas aplicações.

- Nas fontes de alimentação utilizam-se circuitos de filtragem para diminuir a ondulação (ripple) após a rectificação. Há circuitos destes que utilizam condensadores.

- Há filtros (passivos e activos) que utilizam condensadores. Estes circuitos permitem limitar as bandas de frequências utilizáveis. Usam-se circuitos destes, por exemplo, nos aparelhos equalizadores de som, outros em receptores de rádio para eliminar ruídos, outros em colunas de som para separar os sinais para os diversos altifalantes conforme a sua frequência (agudos, médios, graves).

- Nos receptores de rádio usam-se condensadores variáveis de ar para sintonizar a estação desejada por variação da frequência de oscilação do condensador com uma bobina.

- Usam-se condensadores em diversos pontos dos amplificadores, para acoplar sinais duns andares para outros e para desviar sinais para a massa.

- Os osciladores são circuitos que produzem oscilações e são um tipo de circuito com as mais

 

 

 diversas aplicações, como, por exemplo, em receptores e emissores de rádio, televisão, radar, em geradores de sinais para laboratório ou em aparelhos musicais (sintetizadores). Os osciladores utilizam resistências e condensadores, para frequências mais baixas, ou bobinas e condensadores, para frequências mais altas.

- Por vezes o efeito capacitivo pode trazer problemas, por ser indesejado. Como a reactância capacitiva é uma grandeza que diminui com o aumento da frequência, podem surgir ligações não previstas entre partes de circuitos, por exemplo, ligando certos pontos à massa para certas frequências, atenuando assim o sinal. Noutros casos podem originar-se oscilações não desejadas num circuito.

 

 

 

 

Bibliografia : Les Cahiers de Science et Vie – Benjamin Franklin