1. Resumo

Este relatório definirá o que é um capacitor e o como ocorre seu funcionamento. Mostrará através dos gráficos e tabelas do experimento que a equação de carregamento e descarregamento de um capacitor segue funções exponenciais e possuem certos resultados no decorrer do tempo.

2. Introdução

Definição de Capacitor

Capacitor é um dispositivo útil para armazenar carga elétrica e energia. Consiste em duas placas isoladas uma da outra. Quando as placas estão ligadas a um carregador, por exemplo, uma bateria, há uma transferência de carga de um condutor para outro até que a diferença de potencial entre os dois condutores, (em conseqüência das cargas serem iguais e opostas), seja igual à diferença de potencial entre os terminais da bateria: [Apostila de Física Experimental II - UEPG]

Capacitância (C) é a característica que o capacitor apresenta de armazenar mais ou menos cargas elétricas por unidade de tensão, isto é:

A quantidade de carga separada (que é igual ao módulo da carga em qualquer dos condutores) depende da geometria do capacitor:

Q = e₀kEA

Por isso deve-se ter em mente que a capacitância é maior quanto maior for a área das placas paralelas, e quanto menor for a distância entre elas. Desta forma:

C = (e₀A)/(kd)

Onde: C = capacitância, A = área da placa, d = distância entre as placas, k = constante dielétrica do material isolante. Se entre as placas for vácuo, k=1. [U.F.M.G.]

Carga e Descarga de um Capacitor [Apostila de Física Experimental II - UEPG]

Ao aplicarmos em um capacitor uma tensão contínua (E), esse se carrega com uma tensão cujo valor depende do intervalo de tempo em que se desenvolverá o processo.

A partir que fechamos o circuito, a tensão do capacitor (Vc=0) começa aumentar exponencialmente. A corrente elétrica que era máxima (I = E/R) quando o capacitor estava descarregado começa a diminuir. Isso acontecerá até carregar por completo o capacitor, como mostra na figura 1 e na equação 1 abaixo:

Agora o capacitor tem uma voltagem máxima (V_max) conseguida pelo capacitor no processo de carga que diminuirá exponencialmente quando o capacitor iniciar sua descarga em um resistor (R). A voltagem do capacitor atingirá zero quando o capacitor estiver totalmente descarregado, como mostra na figura 2 e na equação 2 abaixo:

As equações 1 e 2 são mostradas graficamente nas figuras 3 e 4, respectivamente:

3. Experimento

3.1. Material

• Fonte de alimentação DC

• Multímetro

• Cronômetro

• Capacitor eletrolítico 100mF

• Resistor de 680KW

3.2. Métodos

• Monte o circuito abaixo:

• Ligue a fonte (E) com tensão constante de 15V e carregue o capacitor;

• Desligue o circuito (abrindo a chave S) e tome 19 medidas de tempo (t) por tensão do capacitor (V_c) enquanto o capacitor descarrega sua tensão na resistência interna (R_v) do voltímetro;

• Montamos o outro circuito abaixo:

• Feche o circuito e o capacitor para descarregar o capacior no resitor resistor (R).

• Anote o tempo (t) por voltagem do capacitor (Vc).

4. Resultados

1. Resultados obtidos

   - Fazer uma tabela de descarga do capacitor (tabela 1)

   - Fazer uma tabela de carga do capacitor (tabela 2)

Tabelas:

Gráficos:

• Descarga do capacitor:

• Plotar um grafico de Voltagem X Tempo (Gráfico 1);

• Plotar um grafico de ln(Voltagem) X Tempo (Gráfico 2);

• Carga do capoacitor

  • Plotar um grafico de Voltagem X Tempo (Gráfico 3);

4.2. Análise dos resultados e discussões

• Analisar Gráfico 1 e Tabela 1 (descarga do capacitor)

• Obtenha o valor da capacitância através do Gráfico 2

  Traçando uma reta entre os pontos obtenha a equação desta reta (y=ax+b), obtendo o valor de “b”

Agora obtenha o valor de C através da tabela 1

- Baseando-se nos resultados acima (valor de C) monte a tabela abaixo:

• Análisar o Gráfico 3 e a Tabela 2 (carga do capacitor):

5. Conclusão

6. Referências

APOSTILA DE FÍSICA EXPERIMENTAL II - UEPG.

Site da U.F.M.G., depto de Física - http://www.coltec.ufmg.br/


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