12.f. Exp III Circuito Rc

7/23/2019 12.f. Exp III Circuito Rc

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Física Experimental III – 2015/1Prof. Marcio Sampaio

Relatório 12Experimento: Circuito RC

Relatório 12 - Física Experimental IIIExperimento: Circuito RC

2015/1:

Grupo:Jorge Gustavo KuhnenFernando Boeger TezzaFelipe PergentinoEduardo Lisboa

1. INTRODUÇÃO

O capacitor é um sistema formado por duas placas paralelas de área A, de material condutor,

separadas por uma distancia d. Essas placas quando ligadas a uma fonte de tensão possuem certa carga Q.

Disso tem que a capacitância C do capacitor é definida pela relação entre a carga(Q) e a ddp (V) nos

terminais pela equação:

=

onde C é dado em Faraday (F), Q em Coulomb (C) e V em Volt (V).

Ao ligarmos um circuito com apenas uma resistência R, a tensão se eleva instantaneamente ao seu

valor máximo, mas ao inserir um capacitor neste circuito, a tensão no capacitor demora certo tempo para

assumir o seu valor máximo .

Denominam-se circuitos RC os constituídos por um capacitor em série com uma resistência. Nestes

circuitos, a corrente não e estacionária, sendo variável com o tempo.

Um capacitor apresenta uma característica elétrica dominante que é simples, elementar. Apresenta

uma proporcionalidade entre corrente entre seus terminais e a variação da diferença de potencial elétrico nos

terminais. Ou seja, possui uma característica elétrica dominante com a natureza de uma capacitância.

Um capacitor é fundamentalmente um armazenador de energia sob a forma de um campo

eletrostático. Uma das características mais interessantes do capacitor, que possibilita inúmeras aplicações

tecnológicas, sobretudo em eletrônica, é o seu tempo de carga e descarga. A figura 1 representa o processo

de carga de um capacitor por um gerador e o correspondente gráfico de carga armazenada em cada placa

durante o tempo correspondente.





Figura 01: Carregando o capacitor

Figura 02: Descarregando o capacitor

Capacitores são utilizados com o fim de eliminar sinais indesejados, oferecendo um caminho mais

fácil pelo qual a energia associada a esses sinais espúrios pode ser escoada, impedindo-a de invadir o circuito





protegido. Nestas aplicações, normalmente quanto maior a capacitância melhor o efeito obtido e podem

apresentar grandes tolerâncias.

Já capacitores empregados em aplicações que requerem maior precisão, tais como os capacitores que

determinam a freqüência de oscilação de um circuito, possuem tolerâncias menores.Os capacitores são também a base da memória RAM, onde para cada bit de dados temos um

capacitor e um transistor. O transistor se encarrega de ler e gravar o bit, enquanto o capacitor armazena-o.

Quando o capacitor está descarregado temos um bit 0 e quando está carregado temos um bit 1. Como no caso

da memória o capacitor mantém sua carga por apenas alguns milésimos de segundo, os dados precisam ser

reescritos continuamente. É por isso que a memória RAM é volátil.

2. OBJETIVOS

Ao termino desse experimento o aluno deverá, identificar o comportamento de cada um dos

componentes de um circuito RC, medir o tempo de carga e descarga de um capacitor em um circuito RC, e

responder as questões propostas no experimento.

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O experimento foi feito em duas partes e ambas utilizando o programa CidepeLab (Figura 3),

Figura 3 – CidepeLab

A primeira parte do experimento consiste na carga e descarga de um capacitor, utilizando um

capacitor descarregado e poscionando as chaves de modo correto com a fonte ajustada para 10VCC e realiza-

se a carga ao mesmo tempo que o programa faz a coleta de dados, o mesmo procedimento é feito para a

descarga onde é feita uma nova coleta de dados utilizando o CidepeLab.





A segunda parte do experimento consiste na carga e descarga de um resistor (VR) para uma planilha

eletrônica utilizando os mesmo dados do primeiro procedimento.

Todos os dados então coletados devem ser utilizados na formulação de gráficos V x t, e seus

resultados serão apresentados e discutidos nesse experimento.

4. ANÁLISE DE DADOS

A primeira parte do experimento começa com a conexão do sensor de tensão de modo a medir a

d.d.p. nos terminais do capacitor e realizamos a carga do capacitor. O capacitor utilizado possuía uma

capacitância de 1000µF e o resistor uma resistência de 150kΩ. Os dados foram obtidos utilizando um sensor

com conexão ao programa CidepeLab. O tempo total de medição da tensão foi 120s e o tempo de

amostragem 1000ms. A Figura 4 demonstra a relação da tensão (V) com o tempo (s) durante a carga docapacitor.

Figura 4 - Carga do Capacitor com o sensor de tensão de modo a medir a d.d.p. nos terminais do capacitor

Em seguida realizamos a descarga do capacitor com tempo total de medição da tensão e tempo de

amostragem também de 120s e 1000ms, respectivamente. A Figura 5 apresenta a relação da tensão (V) com

o tempo (s) durante a descarga do capacitor.





Figura 5 – Descarga do Capacitor com o sensor de tensão de modo a medir a d.d.p. nos terminais do capacitor

Quando terminamos com a carga e descarga do capacitor passamos para a segunda parte do

experimento que consiste em conectamos o sensor de tensão de modo a medir a d.d.p. nos terminais do

resistor e realizamos novamente a carga e descarga do capacitor com o mesmo tempo total e de amostragem.As Figuras 6 e 7 apresentam a relação da tensão (V) com o tempo (s) durante a carga e descarga do

capacitor, respectivamente.

Figura 6 – Carga do Capacitor com sensor de tensão de modo a medir a d.d.p. nos terminais do resistor





Figura 7 – Descarga do Capacitor com sensor de tensão de modo a medir a d.d.p. nos terminais do resistor

Os resultados do experimento mostraram erros experimentais relativamente pequenos, estes erros já

eram esperados devido a erros de leitura do sensor e processamento dos dados pelo programa utilizado, mas

mesmo assim o experimento teve o resultado proposto.

5. CONCLUSÕES

De acordo com as bibliografia usadas e com a analise feita com a realização do experimento

observamos que o capacitor possui capacidade de armazenar cargas elétricas, e a corrente varia com o

decorrer do tempo.

Portanto obtivemos resultados satisfatórios em todas as etapas do experimento como previsto pela

teoria, os pousos erros encontrados consistem em erros de leitura do sensor e processamento dos dados pelo

programa utilizado, e para que houvesse uma melhor análise do experimento poderíamos ter utilizado um

capacitor com uma capacitância maior e um maior tempo total de obtenção de dados para melhores

resultados experimentais.

6. REFERÊNCIAS

[1] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl; Fundamentos da física, volume 3: Eletromagnetismo.Vol. 3. Rio de Janeiro: LTC. 2012.

[2] NUSSENZVEIG, H.M. – Curso de Fisica Básica – Volume 3 – 1ª Edição; Editora Edgar Blucher – 2000.

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