Laboratório de Física – SEDES UVV

Laboratório de Física – SEDES ­ UVV
1.4.1
1.4 Carga e Descarga de Capacitores
Data: ____/____/200__
Grupo:_________________________________Curso:___________________________________
Objetivos:
✔ Levantar as curvas características de carga e descarga em capacitores;
✔ Determinar a capacitância dos capacitores através das curvas de carga e descarga.
Equipamentos:
✔ Fios banana­banana;
✔ Dois multímetros;
✔ Dois Capacitores eletrolíticos (4700µF e 1000µF);
✔ Dois Resistores (ver necessidades abaixo);
✔ Fonte de Alimentação DC.
Observações:
✔ Nenhum equipamento ou circuito elétrico deve ser ligado sem a autorização do professor!
✔ Mantenha a fonte desligada até que as escalas dos equipamentos estejam devidamente determinadas e selecionadas (veja os procedimentos mais abaixo);
✔ Cuidado com a polarização do capacitor eletrolítico. Em caso de polarização incorreta, a tensão no capacitor deve aumentar somente até 5V, elevando a temperatura do capacitor e, eventualmente, explodindo seu envólucro.
Montagem:
Escolha um conjunto RC, de tal modo que o tempo característico de carga/descarga seja da ordem de 100s (ver equações de carga/descarga no formulário).
Resistência1:________(___
) Capacitância2:_________(
F) Tempo:_________(s)
Calcule a corrente máxima no circuito (t = 0) para uma escolha adequada da escala do Amperímetro.
Imáx: __________(___A)
Escala do Amperímetro: __________(___A)
Escala do Voltímetro: __________(___V)
1
2
Valor medido
Valor nominal
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1.4.2
Carga no Capacitor:
Monte o circuito conforme a Figura 1, com especial atenção nas observações acima.
Adicione um curto­circuito sobre o capacitor (curva pontilhada e sinuosa sobre o capacitor: Figura 1 ­ curto). Este curto lhe garantirá o instante inicial (t = 0), indefinidamente.
Figura 1 Circuito para carga no capacitor.
✔
✔
✔
Regule 12V na fonte (certifique­se de que o capacitor usado suporte tal tensão). Com o circuito montado e devidamente dimensionado, remova uma das pontas do curto, para iniciar a carga do capacitor.
Meça a corrente e a tensão em função to tempo de carga, em intervalos regulares de 10s, até qua a tensão no capacitor atinja aproximadamente 90% da tensão da fonte.
Obs: Ao terminar a carga, não religue o curto­circuito, pois pode danificar o capacitor. Esta carga é desejada para levantar a curva de descarga, a seguir.
Descarga no Capacitor:
Para fazer a descarga no capacitor, é necessário fazer algumas mudança do circuito original:
✔ Remova o cabo do terminal positivo da fonte e conecte ao negativo, conforme a Figura
2, conexão “a”, abaixo.
✔ Coloque um curto entre o polo positivo do capacitor e o positivo da fonte. Isto irá manter o capacitor carregado com a tensão da fonte, até o início do processo de descarga.
✔ Para iniciar a descarga, remova uma das pontas do curto, que a fornte será removida do circuito, permitindo ao capacitor descarregar sobre o resistor.
✔ Como na carga, meça a tensão no capacitor e a corrente no circuito a cada 10s, até que a tensão caia a 10% do seu valo inicial.
Figura 2: Circuito para descarga do capacitor
1.4.3
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Carga
t (s)
i (__A)
Descarga
V (V)
t (s)
i (__A)
V (V)
1.4.4
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Repita o procedimento para o segundo capacitor:
Resistência:________(___Ω) Capacitância:_________(μF) Tempo:_________(s)
Carga
t (s)
i (__A)
Descarga
V (V)
t (s)
i (__A)
V (V)
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1.4.5
Relatório:
• Monte o gráfico VxTempo e IxTempo para cada capacitor testado. Verifique a concordância entre os resultados experimentais e a teoria;
• Determine os valores das capacitâncias por regressão exponencial ou linear (inclinação no gráfico ln(I)xTempo), para carga e a descara de cada capacitor. Formulário:
=RC
V=RI
i=i0 e−t / RC
q=q0 1−e−t / RC 
q=q0 e−t / RC
q
V C=
C
Tempo de carga e descarga de um circuito RC
Lei de Ohm
Corrente sobre o capacitor no instante t, para a carga ou descarga (multiplicar por ­1 a corrente).
Carga no capacitor (carga)
Carga no capacitor (descarga)
Tensão no capacitor
Composição:
ln i =ln i 0 −1/RC t