2010 EXPERIÊNCIA 12 CAPACITORES EM SÉRIE E EM PARALELO

2010
EXPERIÊNCIA 12
CAPACITORES EM SÉRIE E EM PARALELO
INTRODUÇÃO
Da mesma forma como foi visto anteriormente a necessidade de se associar resistências,
também existe a necessidade de se estudar associações de capacitores. É comum
encontrarmos em circuitos práticos, associações de capacitores em série ou em paralelo.
Nesta experiência, serão observados três conceitos importantes sobre associações de
capacitores em série e em paralelo.
OBJETIVOS
•
•
Observar como acontece a distribuição da tensão entre dois capacitores conectados
em série.
Verificar de que forma a capacitância total é afetada pela conexão de capacitores
em série e em paralelo.
MATERIAL NECESSÁRIO
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•
•
•
1 Módulo Universal 2000
1 Cartão de experiências EB-06
1 Multímetro Analógico
1 Cronômetro Digital
PROCEDIMENTO
1.
Antes de instalar o cartão EB-06, colocar todas as chaves dos DIP Switch (chaves 1 e
2) na posição aberta e os potenciômetros das fontes no mínimo (anti-horário).
PRECAUÇÃO IMPORTANTE!!!
Durante toda a experiência, tomar especial cuidado para não fechar ao mesmo tempo S1,
S2 e S3 do DIP Switch 1 e S1, S2, S3, S4 e S5 do DIP Switch 2 quando o circuito estiver
alimentado, pois estas condições podem colocar a fonte variável em curto circuito!
2.
Desligar a chave da Fonte Variável, instalar o cartão EB-06 em um dos conectores da
Eletrônica Básica e ligar o módulo.
3.
Ajustar uma tensão de + 10 V na Fonte Variável (escala 50 V).
4.
Fechar a chave S1 do DIP Switch 1 (S3 S2 S1 = 0 0 1), alimentar o circuito e
confirmar a tensão de + 10 V no cartão de experiências entre os pontos ___ e ___.
5.
Isto fará os capacitores se carregarem com as tensões VC1 + VC2 = 10 V
6.
Desligar a fonte de alimentação.
Figura 1 – Cartão EB-06 – Circuito 1
7.
Fechar as chaves S2 e S3 a fim de descarregar os capacitores.
IMPORTANTE: Não se deve fechar as chaves S2 e S3 sem antes desligar a
alimentação do circuito, caso contrário, a fonte entrará em curto circuito.
8.
Após alguns segundos, abrir novamente as chaves: S3 S2 = 0 0.
9.
Para certificar-se que os capacitores estão descarregados, medir a tensão nos seus
terminais (escala 10 V).
VC1 = _________V
e
VC2 = ___________V.
Para medir VC1, usar os pontos ____ e ____ e para VC2, os pontos ____ e ____
10. Estando S2 e S3 abertas, ligar a fonte de alimentação para carregar os capacitores.
Após alguns segundos, medir as tensões sobre os capacitores C1 e C2. A medida de
VC1 =_________V. A medida de VC2 = __________V.
11. Desligar a alimentação do circuito.
12. Baseado na sua observação, responder:
•
Quando dois capacitores de valores diferentes são conectados em série, qual
deles se carrega com maior tensão?_________________________________
______________________________________________________________
•
A soma das quedas de tensões dos capacitores em série é aproximadamente
igual à tensão aplicada?__________________________________________
______________________________________________________________
A seguir, será analisado como a capacitância total é afetada, quando os capacitores
são conectados em série:
13. Utilizando agora o “Circuito II” do cartão EB-06, fechar apenas a chave S1 do DIP
Switch 2 (S5 S4 S3 S2 S1 = 0 0 0 0 1).
14. Ligar a alimentação do circuito e confirmar a tensão de + 10 V no cartão de
experiências medindo entre os pontos ____ e ____.
Figura 2 – Cartão EB-06 – Circuito II
15. Uma vez ajustada a tensão em + 10 V, desligar a chave da Fonte Variável.
16. Conectar o capacitor C3 no circuito, fechando a chave S4.
(S5 S4 S3 S2 S1 = 0 1 0 0 1)
17. Descarregar o capacitor C3 sobre R3, fechando a chave S2. Confirmar a descarga,
medindo a tensão sobre C3 (pontos ____ e ___ ) e em seguida fechar S3 e S5 para
garantir descarga total com resistência zero e, então, abrir novamente as chaves S2,
S3 e S5 , mantendo fechadas S1 e S4.
18. Ligar a fonte variável e medir com o cronômetro, o tempo para carga de C3,
atingir + 6,32 V (pontos ____ e ____).
19. Desligar a fonte variável e descarregar C3, atuando nas chaves S2, S3 e S5 como
realizado anteriormente e repetir a medição de tempo pelo menos mais 2 vezes,
obtendo a média para maior precisão. A tensão em C3 alcança 6,32 V em ______s.
Esta é a constante de tempo de tempo do capacitor C3 individualmente no circuito.
20. Desligar a fonte variável e descarregar os dois capacitores C3 e C4, fechando as
chaves S2, S3 e S4 até que o voltímetro indique zero e, em seguida, fechar S5 para
garantir descarga total.
21. Abrir novamente as chaves S2 , S3 e S4, deixando S1 e S5 fechadas. Agora, C3 e C4
estão em série e descarregados, voltímetro indicando zero.
22. Ligar a fonte variável e medir com o cronômetro, o tempo para carga de C3 em série
com C4 atingir 6,32 V. Repetir os passos de descarga dos capacitores para nova
medição de tempo, calculando a média. O tempo em segundos é _______s.
23. Desligar a alimentação do cartão.
Com base nesta prática executada, responder:
•
O que ocorreu com a constante de tempo?
________________________________________________________________
• Qual seria a explicação disto?
________________________________________________________________
•
Que conclusão pode ser tirada da experiência referente a capacitores em
série?
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A seguir, analisa-se a associação em paralelo de capacitores:
24. Com a chave da fonte variável aberta, conectar C3 em paralelo com C4,
fechando S1, S3 e S4. Assegurar-se que C3 e C4 estejam descarregados,
fechando
S2
até
que
o
voltímetro
registre
zero
e
logo
após
fechar
momentaneamente S5.
Após totalmente descarregados, abrir S2 e S5.
25. Para medir a constante de tempo com C3 e C4 em paralelo, ligar a fonte variável e
medir com o cronômetro o tempo para carga de C3 em paralelo com C4 atingir
+6,32 V. Desligar a alimentação do circuito e descarregar os capacitores, fechando
momentaneamente S2 e S5. Repetir o procedimento mais duas vezes e calcular a
média. O tempo médio de carga é de ____________segundos.
Analisando esta experiência de capacitores em paralelo, responder:
•
O que aconteceu com a constante de tempo?
______________________________________________________________
•
Qual a explicação deste fenômeno?
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•
Que conclusão pode-se tirar a respeito de capacitores ligados em paralelo?
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