Prática Laboratório - Capacitores

Prática Laboratório - Capacitores

(Parte 1 de 2)

Universidade Federal de Uberlândia Instituto de Física – INFIS – UFU

Relatório 04 Capacitores

Arthur Alves Mascarenhas Uberlândia, 17 de outubro de 2008

1. Objetivo

Determinar experimentalmente a curva de descarga de um capacitor sobre um resistor, calcular a constante de tempo capacitiva τ e também a capacitância do capacitor.

2. Material Utilizado

Fonte DC 500V Multímetro Placa protoboard Cabos para conexão Cronômetro Chave liga-desliga (interruptor de tomada) Capacitor 1µF x 630 V

3. Fundamentos Teóricos:

I. Resistência elétrica:

Um resistor é um elemento elétrico que dissipa energia (resistência elétrica). Um resistor para obedecer a lei U= RI (equação 1)tem que ser um resistor ôhmico. Onde: U é a tensão;

R é a resistência; I é a corrente;

I. Capacitores:

sinais opostos

Capacitor é um dispositivo utilizado para armazenar carga elétrica. Em circuitos elétricos, capacitores são empregados como reservas de energia que podem ser disponibilizadas no circuito para gerar correntes elétricas intensas durante curta duração. Os componentes essenciais de um capacitor são um par de corpos condutores nos quais se possam colocar cargas iguais e de Define-se capacitância de um capacitor de acordo com a equação 2:

Equação 2

Onde: C é a capacitância q: é a carga U: é a tensão.

I. Circuito:

figura 1

Cargas e descargas são fenômenos naturais que podem ser descritos por aproximadamente uma função exponencial.

Neste experimento que foi montado segundo a figura 1 ao ligar a chave liga- desliga, o capacitor começa a ser carregado. Pela lei das malhas de Kirchoff tem- se a equação 3 que é dada por:

Equação 3: VR + Vc = constante =ε

Ao ligar a chave (s) o capacitor é carregado de acordo com a equação: Equação 4: U = IR + q/C

Onde IR é a entre os pólos do resistor e q/C é a tensão entre as placas do capacitor.

Durante o processo de carga do capacitor, tem se as seguintes equações em função do tempo t:

Tensão no capacitor: Equação 5: VC = ε(1 – e-t/τ )

Equação 6:VR = εe-t/τ

Tensão no resistor:

A corrente no circuito é dada por: Equação 7: i = i0e-t/ τ.

Para isso tem se que τ = RC que é chamada de constante de tempo capacitiva do circuito e tem unidade de tempo.

Tensão no resistor:

Equação8: VR = -εe-t/τ

Obs: o sinal negativo aqui mostra que o sentido da corrente no resistor é oposto ao sentido da corrente no processo de carga.

Equação 9:VC = εe-t/τ

Tensão no capacitor:

Corrente no circuito: Equação 10: i = (ε/R)e-t/τ

Carga elétrica no capacitor:

Onde as constantes são:

VC é a tensão no capacitor

té o tempo
ié a corrente

VR é a tensão no resistor R é a resistência C é a capacitância

q0é a carga máxima de tensão.
qé a carga

Nesta experiência Vc e VR serão medidas em função do tempo, com os valores obtidos será possível construir gráficos da tensão em função do tempo.

4 Procedimentos

Inicialmente o capacitor deverá estar descarregado.

Antes de ligar a chave (s) ligue o multímetro como voltímetro com fundo de

segundo o experimento é de20 x106 Ω.
Ligue a chave S até o capacitor carregar

escala de 1000V, e anote o valor da resistência do voltímetro para essa escala, que

Com o capacitor carregado desligue a chave S simultaneamente inicie o cronômetro. Repita o procedimento cinco vezes para cada valor de voltagem. Os resultados obtidos foram o seguinte:

MEDIDA V(v) TEMPO (s) MEDIA DOS TEMPOS

5 Resultados e Discussões

Na regressão linear temos: XBNaY

BXXaXY 2

e

A partir dos dados coletados da tabela 1, temos o gráfico abaixo:

Gráfico do potencial em função do tempo.

Gráfico 1 Linearização Vxt

Gráfico 2

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