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Nome RA Curso/Turma Nathália Cristina Lopes 119782 5274/09 Atividade 02: Circuito RC Objetivo: estudar o comportamento da corrente e das tensões durante a carga e descarga e um capacitor em um circuito RC. Figura 1: circuito RC utilizado no experimento. 1) Anote os valores da capacitância C do capacitor e da resistência R do resistor na Tabela 1. Tabela 1: capacitância e resistência do circuito RC. R (Ω) C (F) 9,826.10³ 0,005 2) Qual o valor e a respectiva unidade da constante capacitiva RC? Para calcularmos a constante, usaremos a seguinte equação: τ = 𝑅. 𝐶 τ = 9, 826. 10³ . 0, 005 τ = 49, 13𝑠 3) Quantas vezes maior que a constante RC é o tempo que devemos esperar, após ter ligado o circuito RC (carregando), para que a carga do capacitor atinja 99% do valor de equilíbrio? Se equivale a aproximadamente 63,2%, para a cargaτ = 49, 13𝑠 do capacitor atingir 99% do valor teremos .τ 99% = 76, 95𝑠 Como queremos saber quantas vezes maior que a constante RC deve ser o tempo que devemos esperar, basta fazermos a relação a seguir: τ 99% τ = 76,95𝑠 49,13𝑠 = 1, 56 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- TENSÃO NA FONTE: 10 V 4) Após as chaves S1 e S2 serem ligadas na posição 2, anote, na Tabela 2, os valores da corrente inicial ( ) e das tensões no resistor ( ) e no capacitor ( ).𝑖 0 𝑉 𝑅 𝑉 𝐶 Tabela 2: corrente inicial e tensões nos elementos do circuito RC (carregando). 𝑖 0 (𝐴) 𝑉 𝑅 (𝑉) 𝑉 𝐶 (𝑉) 1,05 mA= 0,00105 A 10,35 0,00 5) Após ligar simultaneamente o cronômetro e a chave S2 na posição 0, anote, na Tabela 3, o tempo mostrado no cronômetro e os valores das quantidades apresentadas nos multimetros, ou seja, a corrente e as tensões no resistor e no𝑖 𝑉 𝑅 capacitor . Anote os valores sempre que a corrente diminuir em uma quantidade𝑉 𝐶 de 0,10 mA. Tabela 3: propriedades do circuito RC em função do tempo enquanto ele carrega. 𝑡 (𝑠) 𝑖 (𝐴) 𝑉 𝑅 (𝑉) 𝑉 𝐶 (𝑉) 0 0,00105 10,35 0 5 0,0095 9,32 0,97 11 0,0085 8,30 1,99 17 0,0075 7,49 2,88 26 0,0065 6,36 3,99 34 0,0055 5,47 4,87 44 0,0045 4,49 5,83 59 0,0035 3,48 6,88 77 0,0025 2,50 7,81 105 0,0015 1,56 8,79 174 0,0005 0,56 9,79 6) Construa os gráficos , e na carga do capacitor. Coloque as tensões𝑖 × 𝑡 𝑉 𝑅 × 𝑡 𝑉 𝐶 × 𝑡 em um mesmo gráfico. Figura 2: Gráfico da relação entre i (A) versus t (s) para o carregamento na fonte de 10V. Fonte: elaborado pelo próprio autor. Figura 3: Gráfico da relação entre t(s) versus tensões (V) para o carregamento na tensão de 10V, sendo elas e . Fonte: elaborado pelo próprio autor.𝑣 𝑅 𝑉 𝐶 DESCARREGANDO O CAPACITOR 7) Após as chaves S1 e S2 serem ligadas na posição 1, anote, na Tabela 4, os valores da corrente inicial ( ) e das tensões no resistor ( ) e no capacitor ( ).𝑖 0 𝑉 𝑅 𝑉 𝐶 Tabela 4: corrente inicial e tensões nos elementos do circuito RC (descarregando). 𝑖 0 (𝐴) 𝑉 𝑅 (𝑉) 𝑉 𝐶 (𝑉) -0,00105 -10,36 10,36 8) Após ligar simultaneamente o cronômetro e a chave S2 na posição 0, anote, na Tabela 5, o tempo mostrado no cronômetro e os valores das quantidades apresentadas nos multímetros, ou seja, a corrente e as tensões no resistor e no𝑖 𝑉 𝑅 capacitor . Anote os valores sempre que a corrente diminuir em uma quantidade𝑉 𝐶 de 0,10 mA. Tabela 5: propriedades do circuito RC em função do tempo enquanto ele descarrega. 𝑡 (𝑠) 𝑖 (𝐴) 𝑉 𝑅 (𝑉) 𝑉 𝐶 (𝑉) 0 -0,00105 -10,36 10,36 5 -0,00095 -9,35 9,36 11 -0,00085 -8,42 8,34 17 -0,00075 -7,44 7,44 25 -0,00065 -6,44 6,48 34 -0,00055 -5,39 5,38 44 -0,00045 -4,48 4,47 59 -0,00035 -3,45 3,42 75 -0,00025 -2,51 2,56 102 -0,00015 -1,55 1,55 158 -0,00005 -0,59 0,59 291 0 -0,08 0,07 - 9) Construa os gráficos , e na descarga do capacitor. Coloque as𝑖 × 𝑡 𝑉 𝑅 × 𝑡 𝑉 𝐶 × 𝑡 tensões em um mesmo gráfico. Figura 4: Gráfico da relação entre i (A) versus t (s) para o descarregamento na fonte de 10V. Fonte: elaborado pelo próprio autor. Figura 5: Gráfico da relação entre t(s) versus tensões (V) para o descarregamento na tensão de 10V, sendo elas e . Fonte: elaborado pelo próprio autor.𝑣 𝑅 𝑉 𝐶 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- TENSÃO NA FONTE: 20 V 10) Após as chaves S1 e S2 serem ligadas na posição 2, anote, na Tabela 6, os valores da corrente inicial ( ) e das tensões no resistor ( ) e no capacitor ( ).𝑖 0 𝑉 𝑅 𝑉 𝐶 Tabela 6: corrente inicial e tensões nos elementos do circuito RC (carregando). 𝑖 0 (𝐴) 𝑉 𝑅 (𝑉) 𝑉 𝐶 (𝑉) 0,002051 20,04 0 11) Após ligar simultaneamente o cronômetro e a chave S2 na posição 0, anote, na Tabela 7, o tempo mostrado no cronômetro e os valores das quantidades apresentadas nos multímetros, ou seja, a corrente e as tensões no resistor e no𝑖 𝑉 𝑅 capacitor . Anote os valores sempre que a corrente diminuir em uma quantidade𝑉 𝐶 de 0,10 mA. Tabela 7: propriedades do circuito RC em função do tempo enquanto ele carrega. 𝑡 (𝑠) 𝑖 (𝐴) 𝑉 𝑅 (𝑉) 𝑉 𝐶 (𝑉) 0 0,002051 20,04 0 3 0,001951 19,09 0,91 5 0,001851 18,11 1,89 8 0,001751 17,19 2,80 11 0,001651 16,11 4,06 15 0,001551 15,11 5,09 18 0,001451 14,19 5,95 22 0,001351 13,12 6,79 26 0,001251 12,21 7,74 31 0,001151 11,20 8,88 36 0,001051 10,28 9,79 39 0,000951 9,67 10,38 47 0,000851 8,38 11,77 55 0,000751 7,27 12,76 62 0,000651 6,40 13,63 72 0,000551 5,39 14,62 84 0,000451 4,41 15,64 100 0,000351 3,45 16,63 120 0,000251 2,42 17,62 158 0,000151 1,51 18,54 275 0,000051 0,5 19,55 12) Construa os gráficos , e na carga do capacitor. Coloque as tensões𝑖 × 𝑡 𝑉 𝑅 × 𝑡 𝑉 𝐶 × 𝑡 em um mesmo gráfico. Figura 6: Gráfico da relação entre i (A) versus t (s) para o carregamento na fonte de 20V. Fonte: elaborado pelo próprio autor. Figura 7: Gráfico da relação entre t(s) versus tensões (V) para o carregamento na tensão de 20V, sendo elas e . Fonte: elaborado pelo próprio autor.𝑣 𝑅 𝑉 𝐶 DESCARREGANDO O CAPACITOR 13) Após as chaves S1 e S2 serem ligadas na posição 1, anote, na Tabela 8, os valores da corrente inicial ( ) e das tensões no resistor ( ) e no capacitor ( ).𝑖 0 𝑉 𝑅 𝑉 𝐶 Tabela 8: corrente inicial e tensões nos elementos do circuito RC (descarregando). 𝑖 0 (𝐴) 𝑉 𝑅 (𝑉) 𝑉 𝐶 (𝑉) -0,00205 -20,04 20,06 14) Após ligar simultaneamente o cronômetro e a chave S2 na posição 0, anote, na Tabela 9, o tempo mostrado no cronômetro e os valores das quantidades apresentadas nos multímetros, ou seja, a corrente e as tensões no resistor e no𝑖 𝑉 𝑅 capacitor . Anote os valores sempre que a corrente diminuir em uma quantidade𝑉 𝐶 de 0,10 mA. Tabela 9: propriedades do circuito RC em função do tempo enquanto ele descarrega. 𝑡 (𝑠) 𝑖 (𝐴) 𝑉 𝑅 (𝑉) 𝑉 𝐶 (𝑉) 0 -0,00205 -20,04 20,06 3 -0,00195 -19,05 19,11 6 -0,00185 -18,07 17,11 8 -0,00175 -17,17 17,03 11 -0,00165 -16,11 16,20 15 -0,00155 -15,13 15,22 18 -0,00145 -14,21 14,11 23 -0,00135 -13,01 13,12 27 -0,00125 -12,07 12,18 30 -0,00115 -11,20 11,17 36 -0,00105 -10,27 10,26 41 -0,00095 -9,30 9,31 47 -0,00085 -8,43 8,44 54 -0,00075 -7,37 7,39 61 -0,00065 -6,44 6,39 71 -0,00055 -5,43 5,41 82 -0,00045 -4,42 4,41 95 -0,00035 -3,48 3,48 115 -0,00025 -2,46 2,48 144 -0,00015 -1,47 1,48 210 -0,00005 -0,5 0,49 15) Construa os gráficos , e na descarga do capacitor. Coloque as𝑖 × 𝑡 𝑉 𝑅 × 𝑡 𝑉 𝐶 × 𝑡 tensões em um mesmo gráfico. Figura 8: Gráfico da relação entre i (A) versus t (s) para o descarregamento na fonte de 20V. Fonte: elaborado pelo próprio autor. Figura 9: Gráfico da relação entre t(s) versus tensões (V) para o descarregamento na tensão de 20V, sendo elas e . Fonte: elaborado pelo próprio autor.𝑣 𝑅 𝑉 𝐶
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