Relatorio - Circuito RC

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG
 CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CCT
 UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA QUÍMICA – UAEQ
 FÍSICA EXPERIEMENTAL II: CIRCUITOS RC
 
Professor(a): Pedro Luiz Do Nascimento
Turma: 00
CAMPINA GRANDE – PB
2023
1. INTRODUÇÃO
Os capacitores desempenham um papel importante em circuitos elétricos, pois têm a capacidade de armazenar energia.
Um capacitor é constituído por dois elementos principais:
· Duas placas condutoras paralelas, que têm potenciais opostos e a mesma magnitude.
· Um dielétrico, que é um material isolante não condutor posicionado entre as placas condutoras e é responsável por armazenar energia.
É importante destacar que as placas em um capacitor são equipotenciais, o que significa que possuem o mesmo potencial elétrico.
Ao posicionar a chave na posição (b), o capacitor encontra-se em estado descarregado. No entanto, ao mover a chave para a posição (a), o capacitor inicia o processo de carregamento gradual, acumulando carga elétrica até atingir seu valor máximo.
Chave na posição A (carga):
		Logo temos,
 				 (1)
	
Chave na posição B (carga):
Logo temos,
A resolução das equações mencionadas nos fornece as fórmulas para a carga, as quais são expressas por:
			
		
		Assim temos que as correntes,
 
O sinal negativo indica que a corrente de descarga flui em direção oposta à corrente de carga.
1.1 Constante de tempo de um circuito RC
O produto RC representa a rapidez com que ocorrem as mudanças de corrente, carga e diferença de potencial nas placas durante o processo de carregamento. RC é conhecido como a constante de tempo. Após um intervalo igual a RC, a corrente no circuito atinge aproximadamente 1/e (cerca de 36,8%) do seu valor inicial.
Esta constante de tempo é crucial, pois permite avaliar a velocidade de descarregamento. Se o produto RC for suficientemente alto, resultando em um decaimento lento, é possível observar a diminuição da corrente com um simples miliamperímetro.
Ao conhecer a corrente em diferentes momentos, é possível criar um gráfico de (I x t) em escala logarítmica. A inclinação desse gráfico, representada por uma constante K, pode ser determinada escolhendo dois pontos arbitrários na linha e calculando-a usando a equação:
		
É possível comparar o valor de RC derivado graficamente com o valor teórico, que é simplesmente o produto da resistência R pelo valor do capacitor C.
A equação do gráfico é do tipo Y= ax + b; onde:
Os coeficientes são:	
2. OBJETIVOS
Neste experimento, temos como meta principal realizar medições precisas do tempo RC em processos de carga e descarga de um capacitor. 
Através da análise cuidadosa desses processos, pretendemos observar as variações nas grandezas elétricas envolvidas, como corrente, carga e diferença de potencial. Para alcançar esse objetivo, seguimos procedimentos rigorosos e utilizamos instrumentos de medição de alta precisão. 
Durante o experimento, além de medir o tempo RC, também estamos atentos às mudanças nas grandezas elétricas ao longo do tempo, o que nos permitirá compreender melhor o comportamento do circuito. 
Ao compararmos os valores teóricos, obtidos a partir das equações envolvendo resistência (R) e capacitância (C), com os resultados experimentais, teremos insights valiosos sobre a precisão de nossas medições.
 Este experimento não apenas nos proporciona uma compreensão mais profunda dos conceitos de carga e descarga de capacitores, mas também nos ajuda a desenvolver habilidades práticas em medições elétricas.
 A análise crítica dos resultados, comparando-os com a teoria, é fundamental para extrair conclusões significativas sobre a eficácia de nossas técnicas experimentais. Ao finalizar o experimento, teremos uma visão mais clara não apenas do comportamento dos circuitos elétricos, mas também das nuances e desafios associados às medições precisas em laboratório.
3. MATERIAL UTILIZADO
· Micro-amperímetro de 50 μA;
· Fonte de tensão regulável;
· Fios condutores;
· Capacitor cilíndrico eletrolítico de 1,0 mF;
· Resistores;
4. METODOLOGIA
Montou-se o circuito para o carregamento do capacitor como a figura abaixo,
Ao fechar o circuito, a chave S foi posicionada para a posição "a". Nesse estado, foi observado o comportamento da corrente no microamperímetro.
Quando o ponteiro do microamperímetro atingiu sua posição máxima, o cronômetro foi iniciado. Em intervalos de 10 segundos, a corrente foi registrada ao longo de aproximadamente 150 segundos. Todos os dados obtidos foram meticulosamente anotados na Tabela - I.
Para estudar o processo de descarregamento, a chave foi desligada da posição a e as conexões do amperímetro foram invertidas. Em seguida, a chave foi ligada na posição b para observar o comportamento da corrente. Durante esse processo, os valores de corrente foram registrados a cada 10 segundos e cuidadosamente anotados na Tabela – II. 
Esses procedimentos de carga e descarga foram repetidos em três ocasiões, garantindo que o capacitor fosse totalmente descarregado ao dar curto em seus terminais após cada ciclo. Os valores anotados foram então calculados em média para posterior construção dos gráficos mono-log e elaboração de conclusões.
5. RESULTADOS E PROCEDIMENTOS
	T(s)
	10
	20
	30
	40
	50
	60
	70
	80
	90
	100
	110
	120
	130
	140
	150
	
	44,00
	41,00
	36,00
	33,00
	30,00
	27,00
	25,00
	22,00
	20,00
	18,00
	17,00
	16,00
	14,00
	13,00
	11,00
	
	44,00
	40,00
	36,00
	33,00
	30,00
	27,00
	25,00
	22,00
	20,00
	18,00
	17,00
	15,00
	14,00
	12,00
	11,00
	
	44,00
	40,00
	37,00
	33,00
	30,00
	26,00
	25,00
	22,00
	20,00
	18,00
	17,00
	15,00
	13,00
	12,00
	11,00
	
	44,00
	40,33
	36,33
	33,00
	30,00
	27,33
	25,00
	22,00
	20,00
	18,00
	17,00
	15,33
	14,33
	12,33
	11,00
Tabela-1, carregamento do capacitor
	T(s)
	10
	20
	30
	40
	50
	60
	70
	80
	90
	100
	110
	120
	130
	140
	150
	
	44,00
	40,00
	36,00
	33,00
	30,00
	27,00
	25,00
	22,00
	20,00
	18,00
	17,00
	15,00
	14,00
	13,00
	11,00
	
	45,00
	40,00
	37,00
	33,00
	30,00
	27,00
	24,00
	22,00
	20,00
	18,00
	16,00
	15,00
	13,00
	12,00
	11,00
	
	44,00
	40,00
	37,00
	33,00
	30,00
	27,00
	25,00
	22,00
	20,00
	18,00
	17,00
	15,00
	14,00
	12,00
	11,00
	
	44,33
	40,00
	37,33
	33,00
	30,00
	27,00
	25,33
	22,00
	20,00
	18,00
	17,33
	15,00
	14,33
	12,33
	11,00
	Tabela-2, Descarregamento do capacitor
O valor do produto RC foi de 100s, após compará-lo com os obtidos nos cálculos em Anexo, percebeu-se que foram obtidos valores próximos, mas com um desvio percentual de 6,0%, consideravelmente alto que pode ser explicado por erros nas medições e nos cálculos.
5.1 PROCEDIMENTOS
· Cálculo do produto RC:
· Cálculo para o gráfico de carregamento do capacitor:
	Erro:
· Cálculo para o gráfico de descarregamento do capacitor:
Erro:
6. CONCLUSÃO
Após o cálculo, o produto RC foi determinado como 100 segundos. Entretanto, ao comparar esse valor com os resultados dos cálculos anexos, observou-se uma proximidade, porém, com um desvio percentual consideravelmente alto de 6,0%. Esse desvio pode ser atribuído a possíveis imprecisões nas medições, nos cálculos realizados ou até mesmo na identificação precisa dos pontos no gráfico.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
NASCIMENTO, Pedro Luiz do. Apostila auxiliar do Laboratório de Eletricidade e Magnetismo da Universidade Federal de Campina Grande, 2014.
http://www.infoescola.com/eletronica/circuito-rc/
http://www.portalsaofrancisco.com.br/fisica/capacitores