Laboratório 3

3-1
3. LABORATÓRIO 3 - CAPACITORES
3.1 OBJETIVOS
Após completar essas atividades, você deverá ser capaz de:
(a)
Determinar o valor da reatância capacitiva de valores medidos.
(b)
Determinar o valor dos capacitores a partir da reatância
(c)
Determinar o valor dos capacitores conectados em paralelo a partir de
valores medidos.
(d)
Determinar a reatância capacitiva dos capacitores conectados em série.
(e)
Determinar a capacitância dos capacitores conectados em série.
(f)
Determinar a capacitância total dos capacitores conectados em série.
3.2 EQUIPAMENTO
1 Osciloscópio
1 Gerador de função
1 Unidade central de processamento PU-2000
1 Placa de circuito impresso EB-103
3.3 DISCUSSÃO
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3-2
CAPACITORES EM PARALELO
Quando os capacitores estão conectados em paralelo, a capacitância total é dada
pela soma dos capacitores individuais.
Ctotal = C1 + C2 + C3+.........................+Cn
(3.1)
A reatância dos capacitores paralelos pode ser combinada da mesma forma que os
resistores estão combinados em paralelo.
1
1
1
1
1
=
+
+
+...........................+
X t X1 X 2 X 3
Xn
(3.2)
Para o caso especial de dois capacitores em paralelo, a reatância é dada por:
Xt =
X1. X 2
X1 + X 2
(3.3)
0 valor da reatância capacitiva pode ser calculado a partir dos valores medidos de
tensão e corrente.
Xc =
Vc
I
(3.4)
0 valor do capacitor pode então ser determinado pela fórmula da capacitância
reativa :
Xc =
1
1
ou C =
2. π . f . C
2. π . f . X c
3.4 PROCEDIMENTO
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(3.5)
3-3
1. Conecte o gerador de função a C2 (lµF) e o osciloscópio para medir a tensão
em C2 e a corrente, como mostra a Figura 3. 1. Coloque o jumper para ligar
C2 no circuito:
a) Conexões Reais
b) Diagrama Esquemático
Figura 3. 1 - Capacitores em Paralelo
2. Ajuste o gerador de função para uma freqüência de 1000Hz e uma tensão de
4V p-p.
3. Use o osciloscópio para medir a tensão e a corrente através de C2 e registre na
Tabela 3.1.
4. Repita essas medidas em C3 (0,15µF).
5. Conecte C2 e C3 em paralelo no circuito, e meça a tensão e a corrente através
da combinação de C2 e C3 em paralelo.
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3-4
TENSÃO
TENSÃO
CORRENTE
REATÂNCIA
CAPACITÂNCIA
CANAL 1
CANAL 2
(mA)
(Ω)
(µF)
C2
C3
C2 e C3
Tabela 3. 1: Tensão e Corrente através dos Capacitores
6. Calcule a corrente, a reatância e a capacitância de C2, C3 e da combinação em
paralelo de C2 e C3.
3.5 OBSERVAÇÕES
a) Calcule a capacitância combinada de dois capacitores em paralelo e compare
com os resultados experimentais.
b) Calcule o valor combinado de duas reatâncias em paralelo e compare com o
valor obtido experimentalmente.
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3-5
c) A soma das correntes individuais é igual ao total? Qual das leis de Kirchhoff
se aplica a este caso?
3.6 DISCUSSÃO
CAPACITORES EM SÉRIE
Quando os capacitores estão conectados em série a soma de suas reatâncias é
igual à de suas capacitâncias.
Xtotal = X1 + X 2 + X 3 +................... + X n
(3.6)
As capacitâncias individuais podem ser combinadas através da fórmula:
1
Ctotal
=
1
1
1
1
+
+ +................+
C1 C2 C3
Cn
(3.7)
Para dois capacitores em série há uma fórmula mais simples:
Ct =
C1 . C2
C1 + C2
(3.8)
3.7 PROCEDIMENTO
1. Conecte C2 e C3 em série, e conecte o gerador de função como mostra a
Figura 3. 2.
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3-6
a) Conexões Reais
b) Diagrama esquemático
Figura 3. 2 - Capacitores em Série
2. Ajuste o gerador de função a uma freqüência de 1500Hz, e uma tensão de saída
de 4Vp-p.
3. Use o osciloscópio para medir a tensão através da combinação e do fluxo de
corrente (meça a tensão através de R2).
4. Usando o osciloscópio no modo diferencial, meça a tensão através de C2
apenas, depois através de C3 apenas. Para usar o osciloscópio no modo
diferencial, ajuste ambos os canais para exatamente a mesma sensibilidade,
ajuste a SELEÇÃO DE TRAÇO para SOMAR, e INVERTA para o canal 2. A
medição é feita conectando-se as duas pontas de prova a lados opostos do
componente através do qual está sendo medida a tensão. Não esqueça de
conectar ambos os fios terra das pontas de prova ao ponto onde está marcado
"terra do osciloscópio" na Figura 3. 2.
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3-7
5. Registre todos os resultados na Tabela 3. 2 e calcule a corrente na combinação
em série, a reatância de cada capacitor e a combinação em série.
TENSÃO
CORRENTE
REATÂNCIA
CAPACITÂNCIA
V
mA
Ω
µF
C2
C3
C2 e C3
Tabela 3. 2: Tensão e Corrente através dos Capacitores
3.8 OBSERVAÇÕES
a) Compare a reatância total calculada com a medida.
b) Compare o valor teórico com o valor medido da capacitância total.
c) A soma das tensões de C2 e C3 é igual à tensão de entrada?
d) Qual das leis de Kirchhoff aplica-se a este caso?
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