5°relatorio fisica III Carga e descarga de um capacitor

7/25/2019 5°relatorio fisica III Carga e descarga de um capacitor

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Graduação em Engenar!a Me"#n!"a

Con$agem

%&'(



La)ora$*r!o de F+,!"a --I . Re-a$*r!o de Pr/$!"a E01er!men$a-

Carga e de,"arga de um "a1a"!$or

Relatório técnico apresentado como

requisito parcial para obtenção de

aprovação de disciplina Laboratório de

Física Ill, no curso de Engenharia

ec!nica da "onti#ícia $niversidade

%atólica de inas &erais'

Con$agem

%&'(

(''')e voc* não consegue e+plicar um resultado em termos simples e não técnicos,é

por que não chegou a compreend*lo'''-

Ernest Ruther#ord %ientista



SUM2RIO

' INTRODU34O''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 5

% DESENVOLVIMENTO6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666667

.'. /0ERI/I) $0ILI1/23)666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666 7

.'4 2E)%RI563 23 E7"ERIE803 &ER/L6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666667( RESULTADOS66666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666668



9 CONCLUS4O666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666:

5 REFER;NCIAS6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666<



'6 INTRODU34O

%apacitor é um dispositivo de circuito elétrico que tem como #unção

arma9enar cargas elétricas e consequente energia eletrost:tica, ou elétrica' Ele é

constituído de duas peças condutoras que são chamadas de armaduras' Entre

essas armaduras e+iste um material que é chamado de dielétrico' 2ielétrico é uma

subst!ncia isolante que possui alta capacidade de resist*ncia ao #lu+o de correnteelétrica' / utili9ação dos dielétricos tem v:rias vantagens' / mais simples de todas

elas é que com o dielétrico podemos colocar as placas do condutor muito pró+imas

sem o risco de que eles entrem em contato' ;ualquer subst!ncia que #or submetida

a uma intensidade muito alta de campo elétrico pode ser tornar condutor, por esse

motivo é que o dielétrico é mais utili9ado do que o ar como subst!ncia isolante, pois

se o ar #or submetido a um campo elétrico muito alto ele acaba por se tornar

condutor'< denominada capacit!ncia % a propriedade que os capacitores t*m de

arma9enar cargas elétricas na #orma de campo eletrost:tico, e ela é medida através

do quociente entre a quantidade de carga =;> e a di#erença de potencial =?> e+istente

entre as placas do capacitor, matematicamente #ica da seguinte #orma@

% A ;B?

8o )istema Internacional de $nidades, a unidade de capacit!ncia é o #arad

=F>, no entanto essa é uma medida muito grande e que para #ins pr:ticos são

utili9ados valores e+pressos em micro#arads =CF>, nano#arads =nF> e pico#arads

=pF>'

8os circuitos simples analisados as grande9as, #orça eletromotri9 ε, ddp ?,

resist*ncia R e corrente I #oram consideradas constantes =independentes do tempo>'

;uando se analisa o comportamento dessas grande9as no processo de carga e

descarga de um capacitor veri#icase que ocorrem variaçDes nos valores da

voltagem, da corrente e da pot*ncia no circuito' 3s capacitores possuem muitas

aplicaçDes que usam sua propriedade de arma9enar carga e energia por isso é de

grande interesse saber como são carregados e descarregados'

)ão utili9ados com o #im de eliminar sinais indeseados, o#erecendo um

caminho mais #:cil pelo qual a energia associada a esses sinais esprios pode ser

escoada, impedindoa de invadir o circuito protegido' 8estas aplicaçDes,

normalmente quanto maior a capacit!ncia melhor o e#eito obtido e podem apresentar



grandes toler!ncias'$samos esta equação para encontrar a energia potencial

elétrica $A;GB.c H;GB.c

2. DESENVOLVIMENTO

%6'6 O)=e$!>o Gera-

Estudar o carregamento elétrico dos corpos materiais met:licos de

geometria apropriada =eletrodos met:licos> utili9ado uma pilha'/ pilha trans#ere os

elétrons livres de condução de um eletrodo met:lico para o outro'/o #inal do

processo de carregamento elétrico,um dos eletrodos met:licos est: com uma

quantidade de carga e o outro com J; ' / capacit!ncia % do par de eletrodos

met:licos e a tensão elétrica %% de valor KEda pilha de#inem o valor de H; '

$tili9ar capacitor eletrolítico de placas paralelas e capacit!ncia % em série

com um resistor de resist*ncia elétrica R'Essa montagem é chamada de circuito R%'

Ligar o circuito R% uma pilha de tensão elétrica KEpara medir as correntes elétricas

do carregamento Ic e do descarregamento Id do capacitor em #unção do tempo t' 8o

capacitor de placas paralelas os dois eletrodos met:licos planos estão separados

por um material isolante'

?Fa9er a an:lise gr:#ica das correntes elétricas do carregamento Ic=t> dodescarregamento Id=t>'?eri#icar a depend*ncia de decaimento e+ponencial

%onstruir o gr:#ico de Ln Ic + t e o gr:#ico de Ln Id + t'2eterminar por auste

de regressão linear dos gr:#icos a constante de tempo t do circuito R%' $tili9ando t e

o valor nominal de R #ornecido pelo #abricante calcular a capacit!ncia % do capacitor

de placas paralelas e comparar com o valor nominal' '

%alcular por integração numérica dos gr:#icos Ic + t e Id + t a energia

potencial elétrica $ arma9enada no capacitor de placas paralelas'

%6%6 Ma$er!a!, U$!-!@ado,

• MN capacitor eletrolítico de NMMM OF

• MN resistor de .. PQ

• MN bateria de N,?

• MS #ios de ligação

• MN cronTmetro digital



• MN micrTamperímetro de 9ero central

%696 De,"r!ção do E01er!men$o Gera-

ontamos o circuito da #igura'%on#erimos a montagem do circuito se as

polaridades do capacitor estavam corretas'"or que ele e um capacitor eletrolítico e

as polaridades invertidas podem dani#icalos'$ma das e+tremidades do #io ligado ao

resistor de .. UQ para ser conectada ao positivo da pilha'="onto V>

%onectamos a ponta do #io V'8esse instante de tempo a corrente elétrica de

carga da um salto para um valor acima de M O/ acionamos o cronTmetro'Este #oi o

tempo M das medidas'/tivamos o L/" do cronTmetro e assim continua a #uncionar

normalmente e marca o tempo antigo o gravado no L/"=#oram #eitas W mediçDes'>

Carregamen$o e-$r!"o do "a1a"!$or . Ta)e-a '

=O/>

M S SM 4 4M . .M N NM

t =s> M .,XY ,XY Y,MS N.,WW NX,.Y .4,S 4N,S SS,S NNX,Z

De,"arregamen$o e-$r!"o do "a1a"!$or . Ta)e-a %

=O/>

M S SM 4 4M . .M N NM

t =s> M .,.W ,M. X,YX NN,.S N,MX NY,ZS .W,.W 4S,.4 SX,M4"ara encontrarmos os valores da tabela #i9emos tr*s mediçDes de tempo=t> e

colocamos o valor média nos quadros'"ara o quadro de carregamento elétrico do

capacitor ligamos a bateria na tensão de N,? assim o capacitor carregava e aos

poucos sua corrente iria caído'8o outro quadro era só abai+ar a tensão a M e assim

ele descarregava'3bservarmos que para o gr:#ico de I + t temos uma e+ponencial

isso esta relacionando a ta+a de descarga'E para o de carga vimos um



comportamento linear'2isso vem que ele possui limites de carga,pois possui

capacit!ncia m:+ima'

(6RESULTADOS

;A%? $A;GB.c H;GB.c

;ANMMMO/N,v $ANMMGB.NMMM H MGB.NMMM

;ANMM $A..MMB.MMM

$ANN.

Ln lcALn lo=NBR%>t

M'YYXAM=NB..NMMM>



96 CONCLUS4O

"odese concluir que o e+perimento reali9ado que a carga e a descarga do

capacitor est: relacionada com um aumento ou diminuição dr:stica em intervalos de

tempo pró+imos a 9ero segundo, logo concluise que é muito #:cil carregar um

capacitor rapidamente, mas também descarreg:lo em questDes de segundos,

observase que ambos possuem um limite de carga sea para menos =tendendo a

9ero de di#erença de potencial>[ sea para mais =tendendo a di#erença de potencial

m:+ima do capacitor>'



56 REFER;NCIAS

LI/, Evandro %onde' \ERU]/RI1ER, Fernando Eust:quio' RE)E82E, Fl:vio de

^esus' )IL?EIR/, 0omas de /quino' 3$R/, ?!nia /guiar' FREI0/), \elerson

Romaniello' 2F; 2epartamento de Física e ;uímica, Velo ]ori9onte, .MNN'

]/LLI2/_, 2avid' RE)8I%U, Robert' \/LUER, ^earl' Fundamentos de Física@ 4Eletromagnetismo

)ears,Francis \estFísica@eletricidade e magnetismo

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