Circuito RC com fonte de tensão contínua e associação de capacitores

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DISCIPLINA: Laboratório de Física III

TÍTULO DO EXPERIMENTO: Circuito RC com fonte de tensão contínua e associação de capacitores

PROFESSORA: Profª Drª Lígia de Oliveira Ruggiero

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1. OBJETIVOS

  Compreender a definição e as características de um capacitor, bem como as de suas associações em série e paralelo em um circuito RC.

1. MATERIAIS

- 1 Fonte de tensão contínua com intensidade variável KEPCO DPS 40-2M

- 2 Multímetros digitais DAWER DM-2020

- 1 Resistor de valor nominal 120 kΩ ( valor real: 118,66 kΩ)

- 2 Capacitores eletrolíticos de valor nominal 1000µF ( valores reais: 864,4µF e 905,3µF)

- 1 Cronômetro digital

- 1 Ponte LCR NEWPORT 422

- 1 Protoboard BREAD BOARD BB-2T4D-01

- 1 Chave on/off

- Cabos para conexão

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

   Para iniciar o experimento, tivemos que medir os valores reais de capacitância dos dois capacitores(C1,C2) e o valor real do resistor(R). Utilizamos para isso a ponte LCR, a colocamos no modo ohmímetro, e conectamos cada terminal  em uma extremidade do resistor e medimos seu valor. Depois, mudamos a função da ponte para medir a capacitância, e colocamos cada terminal do capacitor nos terminais correspondentes da ponte, fizemos isso para ambos e assim obtivemos seus valores de capacitância reais. Além disso, colocamos os capacitores em série( o polo positivo de um no negativo do outro) e depois em paralelo( o polo positivo de um com o positivo do outro) e conectando os terminais nos terminais da ponte, medimos os valores para a associação em série e em paralelo. Claro que, antes de medirmos, nos certificamos de descarregar os capacitores, fechando um curto entre seus terminais.

  Na segunda parte do experimento, montamos um circuito RC (resistor e capacitor), com a fonte de tensão contínua em 9 volts, o resistor, e um dos capacitores(C1), todos em série, conforme será visto nos dados mais adiante. E, colocando o capacitor em curto circuito,  e usando o multímetro no modo amperímetro e colocado em série no circuito , medimos a corrente inicial. Depois, colocando o amperímetro no modo voltímetro e colocando em paralelo com o resistor e depois em paralelo com a saída da fonte, medimos a tensão sobre o resistor e sobre a tensão de saída da fonte.

   Após isso, tivemos que medir a corrente no circuito (I) em função do tempo. Assim, utilizamos o multímetro na função amperímetro em série no circuito e o cronômetro. Com o cronômetro zerado e o capacitor descarregado, fechamos a chave do circuito e simultâneamente ligamos o cronômetro. Conforme a corrente inicial caía o valor de 5 em 5 µA iamos anotando os tempos correspondentes do cronômetro até chegarmos em 10µA.

    Como o objetivo agora era saber a tensão no capacitor (Vc) em função do tempo,abrimos o circuito, retiramos o amperímetro, e colocamos na função voltímetro em paralelo com o capacitor do circuito já descarregado novamente, e zeramos o cronômetro. Quando fechamos o circuito com a chave, inicamos o cronômetro e anotamos o tempo no cronômetro a cada aumento de 0,5v no capacitor até chegarmos em 8 volts. Depois, com a intenção de saber a tensão no resistor, abrimos o circuito, colocamos o voltímetro dessa vez em paralelo com o resistor, descarregamos o capacitor, e então ligamos o cronômetro e fechamos o circuito simultaneamente, anotando os valores de tempo para cada decréscimo de 0,5v que o resistor sofria, até chegarmos em 2 volts.

    Na última parte, conectamos os capacitores em série ( polo positivo de um com o negativo do outro)  e montamos o mesmo circuito inicial, com o amperímetro em série no circuito. Com ambos capacitores descarregados e o cronômetro zerado, fechamos o circuito e anotamos os valores do tempo conforme caía-se 0,5µA, até chegar em 10µA. E por último, fizemos o mesmo circuito acima, porém com os capacitores descarregados e em paralelo( polo positivo de um com o positivo do outro) e anotamos os valores de tempo e corrente como feito na associação em série.

1. DADOS E DISCUSSÕES

1. Valores nominais e reais da capacitância e  resistor

	Valor Nominal	Valor Medido com a ponte LCR
C1	1000μF	864,4 μF
C2	1000μF	905,3 μF
C12s	500μF	442,0 μF
C12p	2000μF	1754,5 μF
R	120KΩ	118,66KΩ

1. Medidas de tempo por corrente no componente

Escala	t(s)	I(μA)	ts(s)	Is(μA)	tp(s)	Ip(μA)
200 μA	0	75,3	0	75,3	0	75,3
200 μA	7,87	70,0	4,07	70,0	17,27	70,0
200 μA	16,66	65,0	9,15	65,0	34,95	65,0
200 μA	25,91	60,0	13,77	60,0	53,95	60,0
200 μA	36,03	55,0	18,97	55,0	75,37	55,0
200 μA	47,14	50,0	24,49	50,0	99,55	50,0
200 μA	59,82	45,0	30,95	45,0	128,09	45,0
200 μA	72,72	40,0	37,79	40,0	169,17	40,0
200 μA	89,92	35,0	46,43	35,0	272,61	35,0
200 μA	108,12	30,0	55,25	30,0	435,51	30,0
200 μA	130,23	25,0	66,35	25,0	679,91	25,0
200 μA	157,34	20,0	79,19	20,0	1017,95	20,0
200 μA	192,38	15,0	97,41	15,0	-	15,0
200 μA	242,72	10,0	123,19	10,0	-	10,0