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1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES INSTRUÇÕES GERAIS 1. Neste experimento você irá explorar as propriedades de um capacitor através da determinação das constantes de tempo e resistência interna do multímetro. 2. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do VirtuaLab. 3. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial VirtuaLab” presente neste Roteiro. 4. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as instruções para realização desta prática na subseção “Procedimentos”. 5. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação de Resultados”. mailto:contato@algetec.com.br 2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES RECOMENDAÇÕES DE ACESSO PARA ACESSAR O VIRTUALAB 1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome; 2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox; 3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o seu computador; 4. Verifique se o seu navegador está atualizado; 5. Realize teste de velocidade da internet. Na página a seguir, apresentamos as duas principais dúvidas na utilização dos Laboratórios Virtuais. Caso elas não se apliquem ao seu problema, consulte a nossa seção de “Perguntas Frequentes”, disponível em: https://algetec.movidesk.com/kb/pt-br/ Neste mesmo link, você poderá usar o chat ou abrir um chamado para o contato com nossa central de suporte. Se preferir, utilize os QR CODEs para um contato direto por Whatsapp (8h às 18h) ou para direcionamento para a central de suporte. Conte conosco! ATENÇÃO: O LABORATÓRIO VIRTUAL DEVE SER ACESSADO POR COMPUTADOR. ELE NÃO DEVE SER ACESSADO POR CELULAR OU TABLET. O REQUISITO MÍNIMO PARA O SEU COMPUTADOR É UMA MEMÓRIA RAM DE 4 GB. SEU PRIMEIRO ACESSO SERÁ UM POUCO MAIS LENTO, POIS ALGUNS PLUGINS SÃO BUSCADOS NO SEU NAVEGADOR. A PARTIR DO SEGUNDO ACESSO, A VELOCIDADE DE ABERTURA DOS EXPERIMENTOS SERÁ MAIS RÁPIDA. mailto:contato@algetec.com.br https://algetec.movidesk.com/kb/pt-br/ 3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES PERGUNTAS FREQUENTES 1) O laboratório virtual está lento, o que devo fazer? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Feche outros aplicativos e abas que podem sobrecarregar o seu computador. d) Verifique o uso do disco no Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) -> “Detalhes”. Se estiver em 100%, feche outros aplicativos ou reinicie o computador. mailto:contato@algetec.com.br 4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES 2) O laboratório apresentou tela preta, como proceder? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente novamente. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Verifique se o navegador está atualizado. mailto:contato@algetec.com.br 5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO MATERIAIS NECESSÁRIOS • Fonte de tensão; • Voltímetro ou multímetro digital; • Capacitor; • Resistor; • Protoboard; • Cronômetro; • Chave alavanca; • Fios de ligação. PROCEDIMENTOS 1. MONTANDO O CIRCUITO NA PROTOBOARD 2 Monte o circuito na protoboard 2, de acordo com o esquemático que pode ser visualizado na janela “Circuitos”, selecionando os componentes na maleta; mailto:contato@algetec.com.br 6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES 2. UTILIZANDO A PROTOBOARD 1 Utilize o circuito da protoboard 1 para calcular a resistência interna do multímetro a partir da análise dos componentes e de sua fórmula; 3. MEDINDO O TEMPO DE CARREGAMENTO DO CAPACITOR Utilize o circuito da protoboard 2 e o cronômetro para medir o tempo de carga total do capacitor e preencha a tabela 1 de medidas de V63% para encontrar a constante de tempo do circuito; 4. DESCARREGANDO O CAPACITOR Descarregue o capacitor e verifique o tempo de descarga do capacitor e preencha a tabela 2 de medidas de V37%. Encontre a constante de tempo do circuito; 5. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado nos experimentos. mailto:contato@algetec.com.br 7 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 1. Qual o módulo do valor de tensão (|𝑉𝑀𝑒𝑑|) exibida no multímetro conectado a protoboard 1? Qual a tensão fornecida pela bateria (Vf) para este circuito? Qual o valor da resistência (R) na qual o multímetro está conectado? Para calcular a resistência interna do multímetro, utilize a equação abaixo: 𝑅𝑉 = ( |V𝑀𝑒𝑑| V𝑓 − 2|V𝑀𝑒𝑑| )𝑅 Onde: Vf = Tensão da fonte. VMed = Tensão medida pelo multímetro. R = Valor das resistências iguais utilizadas. RV = Resistência interna do multímetro. 2. Qual o valor da resistência interna do multímetro (RV)? 3. Qual o valor da tensão apresentada pelo multímetro e o tempo que o capacitor leva para carregar totalmente? 4. Preencha a tabela 1 com os dados obtidos no carregamento do capacitor. mailto:contato@algetec.com.br 8 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES V63% Medições Medição 1 2 3 4 Média T63% (s) Tabela 1 – Dados do carregamento do capacitor 5. Qual o valor da tensão apresentada pelo multímetro e o tempo que o capacitor leva para carregar totalmente? 6. Preencha a tabela 2 com os dados obtidos no descarregamento do capacitor. V37% Medições Medição 1 2 3 4 Média T37% (s) A constante de tempo de um circuito RC é dada por: τ = R ∗ C Onde: τ é a constante de tempo em segundos; R é a resistência em ohms; Cé a capacitância em farads. Utilizando os dados do circuito 2 e ignorando a resistência interna do multímetro (devido à sua influência desprezível no cálculo da constante de tempo) encontre: τ Teórico = ___________ s Os valores encontrados nos passos 5 e 6 são os valores encontrados experimentalmente para a constante de tempo, anote esses valores abaixo: τ Experimental1 = ___________ s τ Experimental2 = ___________ s mailto:contato@algetec.com.br 9 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES TUTORIAL VIRTUALAB CONHECENDO O LABORATÓRIO O capacitor é um dispositivo elétrico que apresenta característica capacitiva, ou seja, de armazenamento de cargas elétricas. E neste experimento, para poder determinar as propriedades de um capacitor, você deverá encontrar o tempo de carga e descarga dele, além da resistência interna do multímetro utilizado para efetuar as medições de tensão. No início do experimento é vista uma notificação onde é informado que ao pressionar a letra “H” do teclado será possível visualizar os itens que você pode interagir ao longo da realização do experimento, além da indicação de como utilizar corretamente o mouse. Na tela inicial é possível visualizar os dois conjuntos, cada um com um multímetro e protoboard. mailto:contato@algetec.com.br 10 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES O número 1 (esquerda) já com seu circuito montado, apresenta uma medida no multímetro. O número 2 (direita) será utilizado para realizar a montagem do circuito no qual serão realizadas as medições com o multímetro. Para acionar o cronômetro, clique com o botão esquerdo do mouse sobre o botão “start” localizado no display do cronômetro ou utilize a tecla “P”. Para pausar a medição, clique com botão esquerdo do mouse sobre o botão “Pause” disposto no display do cronômetro ou clique novamente na tecla “P”. mailto:contato@algetec.com.br 11 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES Você poderá zerar o cronômetro clicando com o botão esquerdo do mouse no botão “X”. mailto:contato@algetec.com.br 12 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES 1. MONTANDO O CIRCUITO NA PROTOBOARD 2 Para a realização do experimento, você precisará montar os componentes elétricos no protoboard 2. Inicialmente, você deverá ver o circuito a ser montado. Para isso, acesse a opção de câmera “Circuitos”. Observe o circuito referente ao protoboard 2 (direita). mailto:contato@algetec.com.br 13 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES Importante: Perceba que de acordo com o esquemático, a chave possui os terminais 1, 2 e 3. Quando a chave se encontra posicionada para esquerda, os contatos 1 e 3 estão conectados e quando a chave se encontra para direita, os contatos 1 e 2 estão conectados. Utilizando o circuito proposto nos esquemáticos, você deverá selecionar os componentes e inseri-los no protoboard. Para visualizar os componentes a serem utilizados na montagem do circuito, acesse a opção de câmera “Maleta”. 1 1 2 2 3 3 mailto:contato@algetec.com.br 14 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES Os componentes podem ser identificados na caixa de informação que aparece ao se posicionar a seta do mouse sobre o componente desejado. Na montagem do circuito no protoboard 2 serão usados: um capacitor e um resistor de 90 quiloohm. Para adicionar o componente na protoboard, clique com o botão esquerdo do mouse sobre o componente desejado. mailto:contato@algetec.com.br 15 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES Inicialmente, posicione o resistor no protoboard. Importante: Perceba que são exibidas duas opções onde o resistor pode ser inserido no circuito. Verifique o esquemático e escolha a opção que se adequa ao circuito indicado. Esta escolha verifica se o esquemático fornecido foi interpretado corretamente. Caso tenha escolhido a posição errada para o resistor ou para o capacitor, um aviso será indicado na tela. Insira o resistor na posição adequada. mailto:contato@algetec.com.br 16 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES Observe que o resistor é posicionado no protoboard. Acessando novamente a opção de câmera “Maleta”, selecione o capacitor para inseri-lo no protoboard. Posicione o capacitor de acordo com o esquemático fornecido. mailto:contato@algetec.com.br 17 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES Veja que o capacitor foi posicionado no protoboard. Em seguida, acesse a opção de câmera “Protoboard 2” e observe o circuito montado. mailto:contato@algetec.com.br 18 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES 2. MONTANDO O CIRCUITO NA PROTOBOARD Na determinação das propriedades de um capacitor, utiliza-se o multímetro para a realização de algumas medições. Inicialmente, é importante conhecer a resistência interna do multímetro para comprovar que este não irá exercer nenhum tipo de influência sobre o circuito montado. Para se determinar a resistência interna do multímetro será utilizado o circuito 1. Ainda na opção de câmera “Montagem” observe o valor apresentado pelo multímetro. Este é o valor da tensão medida (VMed). Importante: Perceba que de acordo com o esquemático e com o circuito que está conectado na protoboard 1, as pontas de prova do multímetro estão conectadas de forma que o valor exibido na tela do equipamento seja negativo. Caso as pontas de prova fossem invertidas, o valor exibido seria positivo. Acesse a opção de câmera “Montagem” ou “Protoboard 1” para melhor visualizar os componentes do circuito. mailto:contato@algetec.com.br 19 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES Para obter as informações acerca de cada componente, posicione a seta do mouse sobre o componente desejado e leia a caixa de informações. Posicione o mouse sobre a fonte e anote o valor da tensão. Em seguida, posicione a seta do mouse sobre o resistor do circuito e observe o valor da resistência apresentado. mailto:contato@algetec.com.br 20 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.brLABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES 3. MEDINDO O TEMPO DE CARREGAMENTO DO CAPACITOR Neste passo é utilizado o circuito 2. Para carregar o capacitor, clique com o botão esquerdo do mouse sobre a chave alavanca indicada pela seta. Simultaneamente ao acionamento da chave, ative o cronômetro para medir o tempo em que o capacitor leva para ser carregado. Observe que ao ativar a chave alavanca (fechando o circuito), o capacitor começa a ser carregado. mailto:contato@algetec.com.br 21 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES O multímetro começa a realizar a medição da tensão. Veja também o tempo do cronômetro. Utilizando os valores de V63% como referência, realize o processo de carregamento do capacitor descrito anteriormente para encontrar quantos segundos o capacitor demora para ser carregado até o valor de V63%. Repita a instrução anterior até preencher a tabela 1 e por fim calcule a média dessas medições, encontrando assim a constante de tempo através do tempo de carregamento do capacitor. mailto:contato@algetec.com.br 22 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES 4. DESCARREGAMENTO DO CAPACITOR Neste passo é utilizado o circuito 2. Para descarregar o capacitor, clique com o botão esquerdo do mouse sobre a chave alavanca indicada pela seta. Simultaneamente ao acionamento da chave, ative o cronômetro para medir o tempo que o capacitor leva para ser descarregado. Observe que ao desativar a chave alavanca (abrindo o circuito), o capacitor começa a ser descarregado. mailto:contato@algetec.com.br 23 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES O multímetro começa a realizar a medição da tensão. Veja também o tempo do cronômetro. Utilizando os valores de V37% como referência, realize o processo de descarregamento do capacitor descrito anteriormente para encontrar quantos segundos o capacitor demora para ser descarregado até o valor de V37%. Repita a instrução anterior até preencher a tabela e por fim encontre a média dessas medições, encontrando assim a constante de tempo pelo tempo de descarregamento do capacitor. mailto:contato@algetec.com.br 24 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE FÍSICA CAPACITORES 5. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado nos experimentos. mailto:contato@algetec.com.br
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