Pratica 5 parte 1 - Experimento

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Universidade Federal de Pernambuco 
CCEN - Departamento de Física 
Física Experimental 2 – 2020.2 
 
Prática 5.1 - Experimento 
Correntes e tensões variáveis no tempo 
Turma: w4 Estudante: wanderson bezerra dos santos 
Processo de carga e descarga em um capacitor 
Estudaremos nessa prática o processo de carga e descarga de um capacitor. Para isso 
montaremos o circuito correspondente à figura 1 usando o material disponível. Uma 
sugestão de montagem está na figura 2. Note que usaremos o arduíno como gerador de 
sinal alternado (saída D9). Só teremos aqui a opção de uma função quadrada. Consulte o 
vídeo disponível em https://youtu.be/DwFUyh3jgWw para ver mais sobre como funciona 
o osciloscópio (início do vídeo) e as funcionalidades do arduscópio (partindo de 7:50). 
Ajuste a frequência de forma a observar um processo de carga e descarga completo. A 
entrada 𝐴0 funcionará como a ponta de prova para medidas de tensão no arduscópio. A 
resistência deverá ser de 𝑅 = 1 k𝛺 e o capacitor de 𝐶𝑥 = 100 nF. 
Figura 1: Circuito RC utilizado para medidas de carga e descarga do capacitor 
https://youtu.be/DwFUyh3jgWw
 
Figura 2: Representação do circuito na protoboard. Usar 𝑅 = 1 k𝛺 e 𝐶𝑥 = 100 nF. O 
capacitor utilizado parece uma pastilha e é na cor marrom. A saída do gerador de onda 
quadrada (D9) é conectada no resistor, e a medida de tensão com o arduino (A0) mede a 
tensão entre o capacitor e o GND (0 V). 
 
Figura 3: Gráfico mostrando o processo de carga e descarga de um capacitor. Observe que um 
intervalo de tempo equivalente a 5 × 𝑅𝐶 é suficiente para o capacitor praticamente atingir a 
carga máxima ou descarregar completamente. 
1. Como vimos no material teórico o gráfico de carga e descarga do capacitor no tempo é 
dado pela curva da figura 2. Use seu arduscópio para fazer a medida da diferença de 
potencial no capacitor no tempo. Explique porquê a frequência escolhida é suficiente 
para observar a carga e a descarga completa do capacitor. 
Tire uma foto (ou mais) do seu aparato experimental. Tire também uma foto 
mostrando a tela do arduscópio com o sinal de tensão sobre o capacitor. É 
necessário que nas fotos apareçam um documento oficial seu com foto. 
Responda abaixo: 
 
 Para esse experimento, foi utilizado um capacitor de 104K, e a frequencia 
utilizada foi de 1200.12Hz, a escolha da frequencia foi essa, devido a melhor 
amostragem da relação carga e descarga do capacitor. 
 
 
 
 
2. Transporte os dados salvos no arduscópio para o SciDAVis. Em caso de dúvidas, 
consulte o vídeo postado no classroom sobre o aplicativo. Considere apenas o sinal 
referente a carga do capacitor, 𝑉𝑐(𝑡). Ajuste a curva (consulte o material suplementar 
teórico e inclua o gráfico com o ajuste em sua resposta) e encontre o valor do 
produto RC por meio dos dados do ajuste. Medindo a resistência com o multímetro, 
infira a capacitância C. Não esqueça de incluir as incertezas da medição. 
Responda abaixo: 
 
capacitor utilizado 104k k=±10% 
 τ = R x C = 983Ω x 0,1x10-6F = 0,00098±0,000004seg 
 
 
 
 
 
 
3. Comente sobre a diferença do valor medido e o valor nominal do capacitor. 
Responda abaixo: 
Sabe-se que o tempo da carregamento e descargamento de um capacitor é de 
aproximadamente 5RC, ao analisar o grafico e comparar com o valor calculado, 
podemos notar que ambos os valores são bem próximos, porem com uma pequena 
diferença entre eles devido a imprecisões relacionadas com valores de resistencia e 
capacitancia que fazem com que o valor tenha uma certea tolerancia em relacão ao valor 
teórico. 
 
Acoplamento AC - Tensão sobre o resistor 
1. Continue com as configurações utilizadas na parte anterior do roteiro (frequência, 
escala de tempo horizontal). Meça agora o sinal de onda quadrada gerado no pino D9 e 
registre num arquivo esta tensão (𝑉𝑒(𝑡)). Você também pode utilizar uma outra 
entrada de tensão (ex.: A0 mede tensão no ponto B e A1 mede a tensão sobre o ponto 
A) para medir ambos os sinais (tensão em D9 e tensão sobre o capacitor). Mande tais 
dados para o SciDAVis e tome a subtração 𝑉𝑒(𝑡) − 𝑉𝑐(𝑡) = 𝑉𝑅(𝑡). Esta diferença de 
potencial corresponde a tensão sobre o resistor. Faça um gráfico e discuta este 
comportamento. 
Responda abaixo: 
 
. 𝑉𝑒(𝑡) − 𝑉𝑐(𝑡) = 𝑉𝑅(𝑡) 
4, −4,93157 = 0,6843𝑉 
 
 
 
 
2. Podemos tentar medir esta tensão diretamente no arduscópio. Troque as posições do 
capacitor e do resistor no circuito da parte 1 e utilize o pino A0 do arduino para medir 
a tensão entre o resistor e 0 V. Compare esta medida com 𝑉𝑅(𝑡) obtido no item 
anterior. O arduino não mede a parte negativa da curva, pois é capaz de medir tensões 
apenas entre 0 V e 5 V. 
Tire uma foto (ou mais) do seu aparato experimental. Tire também uma foto 
mostrando a tela do arduscópio com o sinal de tensão sobre o capacitor. É 
necessário que nas fotos apareça um documento oficial seu com foto. Responda 
abaixo: