Eletricidade Experimental

1. Introdução

Capacitor é um dispositivo que tem como função armazenar cargas elétricas. Ele é formado por dois condutores denominados armaduras e são separados por um dielétrico (material isolante), que pode ser um tipo plástico, mica, papel, óleo ou o próprio ar, e também podem assumir diferentes formas, dependendo sempre da geometria dos condutores.

Também pode ser utilizado como acumulador de cargas, carregando e descarregando em fração de segundos. Então se um condutor estiver sobre um mesmo potencial, o condutor com maior capacidade elétrica armazenará mais cargas elétricas, aumentando ou diminuindo na mesma proporcionalidade, a essa proporcionalidade foi dado o nome de capacidade elétrica ou capacitância.

2. Objetivo

O objetivo desta experiência é verificar experimentalmente as características de carga e descarga de capacitores, determinando a constante de tempo da carga e descarga do capacitor.

3. Materiais e métodos

Os materiais utilizados foram:

FIGURA 1: Módulo universal 2000

FONTE (DATAPOOL)

FIGURA 2: Cartões de experiência

FONTE (DATAPOOL)

FIGURA 3: Multímetro

FONTE (MINIPA)

Iniciaremos com a análise de carga do capacitor.

Inicialmente a chave CH7 do módulo foi colocada na posição desligada e os potenciômetros “+VAR e -VAR” foram ajustados para que a tensão fosse a mínima. Depois em um dos conectores da seção de eletrônica básica do módulo (FIGURA 1) foi instalado o cartão EB-05 (FIGURA 2) e todas as chaves do DIP Switch foram colocadas nas seguintes configurações: S2, S3, S5, S6, S7, S8 para 0, e S1, S4 para 1. Após esses procedimentos iniciais foi dado início a realização dos testes.

1. Ligando o módulo através da chave “Liga/Desliga” localizada na parte traseira ligado também a fonte variável do módulo através da chave CH7, através do potenciômetro +VAR ajustando a tensão em + 10 V, em seguida desligar o módulo através da chave CH7.

2. Alterando a posição das chaves para S1 para 0 e S2, S3, S4 para 1, ligando novamente a fonte variável através da chave CH7.

3. Desligando novamente a fonte variável do módulo através da chave CH7 para alterar a chave DIP Switch S1, S3, S4 para 1, e as demais para 0. Com um cronometro zerado, religar a fonte para alimentar o circuito e ligar o cronômetro simultaneamente, procurando medir o tempo até a tensão sobre C1 alcançar 6,32V, depois de descarregar o capacitor, repetir esse mesmo processo pelo menos três vezes.

Em cada repetição o C1 foi completamente descarregado através da resistência R4, lembrando sempre tem que desligar a fonte variável do módulo e manobrar a chave S2, fechando durante alguns segundos e abrindo novamente antes do novo processo de carregamento.

4. Desligar a fonte variável do módulo através da chave CH7 e descarregar C1 através de R4 manobrando a chave S2, esperar alguns segundos para que o capacitor descarregue e em seguida abrir novamente a chave S2, mantendo as demais chaves na posição: S1, S3, S4 para 1 e S2 para 0. A verificação foi executada antes de ligar a fonte variável simultaneamente com o disparo do cronometro.

5. Substituir o resistor R1 de 49,9 kΩ pelo R2 = 24,9 kΩ, necessitando abrir o S4 e fechar o S5 (S4=0 e S5=1).

6. Repetido os testes 1 a 5 foi obtido a media da nova constante de tempo, depois desligar a fonte variável.

Finalizamos esta experiência com a descarga do capacitor

A partir dessa fase, as configurações das chaves devem ser: S1, S3, S6, S7 para 1 e S2, S4, S5 para 0.

7. Ligando o módulo através da chave “Liga/Desliga” localizada na parte traseira, ligando também a fonte variável do módulo através da chave CH7 e através do potenciômetro +VAR ajustando a tensão em + 10 V, e em seguida desligar o módulo através da chave CH7.

8. Utilizando os dados de R5 calculamos a constante de tempo de RC de C1.

9. Rosetamos o cronômetro e em seguida chave da fonte variável do módulo através da chave CH7 foi desligada. Com um cronometro zerado, religando a fonte para alimentar o circuito e o cronometro simultaneamente, procurando medir o tempo até a tensão sobre C1 alcance 3,68V, observado que a tensão cai exponencialmente depois de descarregar o capacitor, repetir esse mesmo processo pelo menos três vezes.

10. Desligado novamente a fonte variável do módulo através da CH7 para recarregar o capacitor até 10V, obtivemos a média de RC.

11. Repetindo os mesmos procedimentos para encontrar a tensão sobre carregamento do capacitor, encontramos a média das tensões de cada constante de tempo no descarregamento do capacitor.

12. Desligando a fonte variável do módulo para alterar a posição de S7 para 0 e S8 para 1, religando a fonte para encontrar a constante de tempo RC sobre R6 de C1.

13. Depois de concluído a experiência, a fonte foi desligada, primeiro pela chave CH7 e segundo pela chave localizada na parte traseira do módulo, em seguida foi retirado o cartão EB-05.

Legenda:

0 = aberto (OFF)

1 = fechado (ON)

4. Resultados e discussão

Os dados obtidos e descritos são referentes aos procedimentos enumerados na seção métodos.