Carga E Descarga De Um Capacitor

Resumo: O presente relatório versa acerca do funcionamento de um circuito RC, onde um capacitor é ligado em série com um resistor e uma fonte de tensão contínua. E a partir deste estudo, pôde-se determinar a constante de tempo τ para o capacitor estudado e entender como funciona o processo de carregamento e descarregamento desse dispositivo.

Palavras Chaves: Circuito RC, capacitor, fonte, carga e descarga do capacitor.

Abstract: This report covers about the operation of an RC circuit, where a capacitor is connected in series with a resistor and a source of DC voltage. And from this study, it was possible to determine the time constant τ for the capacitor studied and understand how the process of loading and unloading this device works.

Keywords: RC circuit, capacitor, power, charge and discharge the capacitor.

1 INTRODUÇÃO

A utilização de princípios físicos e matemáticos na resolução de problemas cotidianos é premissa básica da engenharia. (Halliday, Resnick e Walker, 2012, prefácio). É conhecido pela física, que a carga e descarga de um capacitor, através de um resistor, seguem equações matemáticas cujo tempo pode ser definido e possui valor constante. (Halliday, Resnick e Walker, 2012, pg. 174).

E baseado neste conceito foi estudado o comportamento destas curvas de carga e descarga para manter um sistema funcionando por determinado período de tempo.

2 CAPACITOR

Em circuitos eletrônicos alguns componentes necessitam que haja alimentação em corrente contínua, enquanto a fonte está ligada em corrente alternada. A resolução deste problema é um dos exemplos da utilidade de um capacitor. Este equipamento é capaz de armazenar energia potencial elétrica durante um intervalo de tempo, ele é construído utilizando um campo elétrico uniforme. Um capacitor é composto por duas peças condutoras, chamadas armaduras e um material isolante com propriedades específicas chamado dielétrico.

3 CARGA E DESCARGA DO CAPACITOR

De acordo com Serway, Jewett e Peroomian (2011, pg. 148), o

tempo de carga e descarga de um circuito série RC pode ser calculado através da regra de Kirchoff. Esta regra define que a soma das tensões em uma malha do circuito é igual à zero, conforme observado na equação 1. (Serway, Jewett e Peroomian, 2011, pg. 145). ΣΔV=0malha

Equação 1

onde ΔV representa a queda de tensão em cada componente.

A figura 1 representa um exemplo de circuito de carga e descarga do capacitor. Os componentes têm as seguintes funções: chave da porta que seleciona a carga ou a descarga, R13 e Q1 correspondem a interface de 5V para acionar o rele LS1 cuja bobina é 12V e o diodo D1 protege o transistor Q1 quando o rele for desligado. O resistor R14 define um tempo mínimo de carga e descarga do capacitor C1. E o potenciômetro R15 ajusta este tempo ao nível desejado.

Figura 1 – Circuito de carga e descarga do capacitor.

O circuito de carga e descarga pode ser dividido em duas malhas para facilitar a análise. O circuito de carga está representado na figura 2 e o de descarga na figura 3.

Figura