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IFSP – Câmpus Sorocaba Técnico em Eletroeletrônica Experimental – Eletrônica Analógica I Técnico Eletroeletrônica - IFSP Prof.: Sergio Shimura Diego Deotti Sidnei Oliveira Experiência 5 – Carga e descarga de capacitores Objetivos: Estudo do processo de carga e descarga de um capacitor. Material Necessário: • Maleta de experiências XG102; • Fios e cabos para conexões; • Resistor de 100 kΩ; • Capacitor de 470 µF; • Gravador de vídeo (smartphone). Introdução: O processo de carga e descarga de um capacitor é semelhante ao que acontece com o nível de um reservatório quando é fornecido um fluxo de outra fonte de nível constante, ou seja, quando o reservatório está completamente vazio, a vazão é maior e consequentemente o nível do reservatório sobe mais rapidamente. Quando o reservatório está perto de seu nível máximo, a pressão é menor e assim o seu enchimento é mais lento. De forma semelhante, o processo de descarga é semelhante ao esvaziamento deste mesmo reservatório. Quando o nível é máximo, a pressão de saída é maior e portanto o nível abaixa rapidamente. Quando o nível está perto do mínimo, a pressão de saída diminui e o nível passa a descer mais lentamente. Se fizermos um gráfico de nível de um reservatório em função do tempo, teremos o seguinte gráfico: Figura 1: carga e descarga de um capacitor O gráfico da tensão do capacitor em função do tempo é semelhante ao gráfico da figura 1 para a carga e descarga. Esta família de curvas é chamada de exponencial. Uma característica importante desta função é a constante de tempo que é o produto da resistência (em Ohms) pela capacitância (em Farads). Utilizamos a letra grega τ (lê- se “tau”) para designar a constante de tempo. Ela corresponde ao tempo necessário para, no processo de carga, o nível atingir 63,2% do seu valor máximo, ou no processo de descarga, atingir 36,8% (100% – 63,2%) do seu valor inicial. O valor de τ pode ser calculado por: CR ×=τ (1) Parte Prática: 1. Montar no protoboard o circuito abaixo: Figura 2: montagem a ser feita no protoboard da maleta XG102. Figura 3: esquema elétrico da montagem da figura 2. Ligar em ‘A’ para carga e ‘B’ para descarga. I - Procedimento para medição da carga do capacitor: 1. Faça as conexões conforme a figura 2; 2. Antes de alimentar o circuito na fonte DC, certifique-se que o capacitor encontra-se descarregado (tensão lida pelo voltímetro igual a zero); 3. Prepare a câmera para filmagem e inicie a filmagem simultaneamente com a conexão da alimentação 12VDC no ponto ‘A’. 4. Verifique o vídeo e preencha a tabela abaixo: Tempo Tensão no capacitor 0s 5s 10s 15s 20s 30s 40s 60s 80s 120s 160s II - Procedimento para medição da descarga do capacitor: 1. Antes de iniciar, certifique-se que o capacitor encontra-se carregado (tensão lida pelo voltímetro igual a 12V); 2. Prepare a câmera para filmagem e inicie a filmagem simultaneamente com a conexão no ponto ‘B’. 3. Verifique o vídeo e preencha a tabela abaixo: Tempo Tensão no capacitor 0s 5s 10s 15s 20s 30s 40s 60s 80s 120s 160s Resultados: Faça, em papel milimetrado, o gráfico de carga e de descarga do capacitor. Em caso de dúvida, pergunte ao professor. Exercício: 1. Com base nos gráficos, qual o valor da constante de tempo τ obtida neste ensaio nos gráficos de carga e de descarga? 2. Com base nesta experiência, como voce faria para determinar o valor de um capacitor de valor desconhecido? Utilize a equação (1). O relatório deverá conter: - resposta aos exercícios; - gráficos de carga e descarga em papel milimetrado. Referências: - Material didático ministrado pelo professor; - Apostila XA100M02 que acompanha os módulos.
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