CIRCUITO RC - Laboratório Física 3

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
PR
 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
 
Campus Pato Branco 
Laboratório de Física III – Professor Jalves Figueira 
 
 
Pato Branco 
2015 
 
 
 
 
 
 
 
CIRCUITO RC 
 
 
 
 
 
Laboratório de Física III 
 
Curso: Engenharia Elétrica – Código: FI23EL 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Pato Branco 
 
 
 
 
01 Tiago Michel – Turma A 
 
_________________________________ 
 
 
02 Vinícius Miranda – Turma A 
 
_____________________________ 
 
 
03 Daniel Marostica – Turma A 
 
_____________________________ 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
 
 
1 Introdução .................................................................................................................. 2 
2 Procedimento Experimental ..................................................................................... 3 
2.1 Materiais Utilizados............................................................................................................ 3 
2.2 Métodos ............................................................................................................................... 3 
3 Resultados .................................................................................................................. 5 
4 Discussão e Conclusão ............................................................................................ 8 
5 Referências Bibliográficas ......................................................................................10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pato Branco 
2015 
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1. Introdução 
 
 O capacitor é um componente eletrônico usado no circuito elétrico e 
responsável pelo acúmulo de cargas para liberá-las no momento certo. Hoje, no 
meio eletrônico, estamos rodeados de aparelhos eletrônicos que usam o capacitor 
na sua forma mais simples e direta, onde funcionam carregando e descarregando 
um capacitor alternadamente. 
 Um circuito RC (resistor-capacitor) recebe esse nome, pois tem em sua 
estrutura um capacitor e um resistor, podendo ser ligado em série ou em paralelo, 
alimentados por uma fonte de tensão. Muitos dispositivos incorporam circuitos em 
que um capacitor é carregado e descarregado alternadamente, dentre eles, estão 
os marca-passos, semáforos, pisca piscas automotivos e unidades flash eletrônico 
(SEARS, 2009, p. 182). Os circuitos RC são temporizadores de sinais, pois podem 
controlar quando um dispositivo será acionado ou não e o tempo de ligação de um 
aparelho dependendo da capacitância e da resistência usada. 
 Para cada circuito RC existe uma constante de tempo capacitiva ( c = RC). O 
objetivo do experimento é calcular a constante de tempo para cada processo de 
carga e descarga, através das equações já conhecidas: 
 
 
 
 (1) 
 
 
 
 (2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. Procedimento Experimental 
 
2.1 Materiais Utilizados 
 
 Para realização do experimento, foram utilizados os seguintes materiais: 
 
 Multímetro Digital (Resistência interna: 10 M Ω) 
 Resistor (100k Ω ± 5%); 
 Capacitor eletrolítico (470 µF); 
 Placa ProtoBoard; 
 Cabos de ligação; 
 Fonte de corrente contínua; 
 Cronômetro. 
 
2.2 Métodos 
 
 O procedimento experimental tinha como objetivo calcular o tempo de carga e 
descarga do capacitor em um circuito RC. 
 Primeiramente colocou o capacitor em curto para descarregá-lo. Em seguida, 
fez-se a conexão do capacitor em série com o resistor na protoboard, sendo o 
resistor em série, e o multímetro em paralelo, com o capacitor. A fonte de tensão foi 
ajustada em 2 Volts, usando um multímetro para obter uma leitura mais precisa. 
 Após o circuito estar corretamente montado, e o capacitor estar inicialmente 
descarregado, lembrando que o capacitor utilizado foi o eletrolítico, ou seja, existe a 
ligação correta de polaridade, foi ligada a fonte ao circuito e dado início ao tempo no 
cronômetro. O circuito ficou conectado na fonte até atingir o tempo máximo 
destinado de 5 minutos. 
 Após o término dessa primeira parte, o circuito foi desconectado da fonte e 
imediatamente ligado em curto com o resistor, obtendo as tensões de descarga do 
capacitor para os mesmos valores de tempo anotados no processo de carga. 
 
 
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 O circuito RC montado para carga e descarga ficou semelhante à figura 1 e 2, 
respectivamente. Os valores obtidos no processo de carregamento e 
descarregamento estão anotados na tabela 1 e 2. 
 
 
 
 
Figura 1- Carga do Capacitor Figura 2- Descarga do Capacitor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. Resultados 
 
 Neste experimento, o valor da capacitância era 470 µF e a resistência (100k 
Ω ± 5%). Sendo assim, o valor teórico da constante de tempo é c = 47s. 
 Os resultados obtidos para carga e descarga do capacitor estão anotados nas 
tabelas 1 e 2 a seguir. 
 
 
Tabela 1 – Medidas do carregamento do capacitor. 
 
Tempo (s) Vcarga (Volts) Conts. De Tempo (s) 
0 0 0 
10 0,34 53,66 
20 0,64 51,85 
30 0,90 50,18 
40 1,08 51,51 
50 1,25 50,97 
60 1,38 51,23 
90 1,65 51,65 
120 1,80 52,12 
150 1,89 51,71 
180 1,93 53,69 
210 1,96 53,68 
240 1,98 52,11 
270 1,99 50,95 
300 1,99 50,95 
 
 Média: 48,41 
 Erro %: 3,00 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 2 – Medidas do descarregamento do capacitor. 
 
Tempo (s) Vdescarga (Volts) Conts. De Tempo (s) 
0 1,99 0 
10 1,67 57,04 
20 1,37 53,57 
30 1,12 52,19 
40 0,91 51,12 
50 0,76 51,94 
60 0,62 51,45 
90 0,34 50,93 
120 0,19 51,08 
150 0,11 51,80 
180 0,06 51,40 
210 0,03 50,06 
240 0,02 52,17 
270 0,01 51,01 
300 0,01 56,67 
 
 Média: 48,82 
 Erro %: 3,87 
 
 
 Para o cálculo da constante de tempo na carga e descarga do capacitor, 
foram feitos os seguintes passos com as equações (1) e (2). 
 
 Equação para tensão do capacitor na carga (fazendo c = RC): 
Vcarga (t) = 
 
 ) 
 V/ɛ = 1 - e^(-t/RC) 
 (V/ɛ) - 1= -e^(-t/RC) aplicando Ln em ambos os lados e isolando RC 
 c = -t / ln (1 - V/) 
 Equação para tensão do capacitor na descarga (fazendo c = RC): 
Vdescarga(t) = 
 
 
 V/Vo= e^(-t/RC) aplicando Ln em ambos os lados e isolando RC 
 C = - t / ln (V/Vo) 
 
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 Com os dados obtidos da carga e descarga do capacitor, aplicamos nas 
equações encontradas, obtendo as constantes de tempo em cada instante. Segue 
os resultados na tabela 1 e 2, com a média de cada um. 
 Para encontrar o erro percentual das médias calculadas, comparando com o 
valor da constante de tempo teórica, utilizamos a seguinte equação: 
Erro = [|(Vcalculado – Vexato)|/ Vexato] * 100% 
O Erro percentual está representado na tabela 1 e 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Discussão e Conclusão 
 
 Observando os resultados encontrados, percebemos que o erro para a 
constante de tempo em relação ao valor teórico, foi pequeno, sendo aceitável. Para 
obter umresultado ainda mais preciso, poderiam ter sido realizadas mais medidas, e 
o valor da tensão do capacitor durante o processo de carga e descarga, poderia ter 
alcançado 2V e 0V, respectivamente. Esses valores não foram obtidos durante o 
experimento devido às limitações que possuímos, tanto na qualidade dos 
equipamentos, como no tempo para realização do procedimento. 
 A resistência interna do multímetro (R ≅ 10M Ω) influenciou nas medidas 
encontradas, pois a corrente percorreu-o internamente, fazendo com que parte da 
energia fosse dissipada. 
 Através dos dados, construímos os gráficos de Tensão vs Tempo, tanto no 
carregamento como descarregamento do capacitor. Podemos observamos que as 
curvas estão de acordo com a teoria, sendo que o gráfico para carga do capacitor 
segue uma curva de forma exponencial, tendendo ao valor da tensão fornecido pela 
fonte, e o gráfico para descarga do capacitor segue uma curva em decaimento 
exponencial, sempre tendendo a zero. Os gráficos podem ser conferidos abaixo. 
 
 
0 
0,4 
0,8 
1,2 
1,6 
2 
0 50 100 150 200 250 300 
Te
n
sã
o
 (
V
) 
Tempo (s) 
Gráfico do carregamento do capacitor 
 
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 Os objetivos propostos na prática foram trabalhados e alcançados. As 
práticas desenvolvidas nos laboratórios são de grande importância para melhor 
compreensão do estudo teórico dos circuitos RC, que estão presentes em diversos 
locais e produtos que lidamos atualmente, e poderemos lidar futuramente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0 
0,4 
0,8 
1,2 
1,6 
2 
0 50 100 150 200 250 300 
Te
n
sã
o
 (
V
) 
Tempo (s) 
Gráfico do descarregamento do capacitor 
 
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5 Referências Bibliográficas 
 
1 Halliday, David. “Fundamentos de Física – Eletromagnetismo”. Ed. 7 V.3 
 
2 <http://www.infoescola.com/eletronica/circuito-rc/>, acesso em 23/10/2015