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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ Michael Lenon. FÍSICA EXPERIMENTAL Ill Descarga de um Capacitor Rio de Janeiro, 2016. 1 – Introdução Teoricamente, um capacitor nunca é utilizado isoladamente, sempre existirá um resistor associado a ele, no experimento relato aqui, utilizaremos um capacitor e um resistor associado em paralelo e ligada a um gerador regulado a uma tensão de 15V inicialmente, a partir daí vamos cronometrar de 5 em 5 segundos a descarga do capacitor. Na descarga do capacitor, a partir desse experimento podemos achar o resultado da equação diferencial de descarga do capacitor: 2 – Objetivo O objetivo deste experimento é demostrar como se comporta a descarga de um capacitor em um circuito RC, fazendo analises gráficas para obter a constante de tempo característica do capacitor estudado. 3 – Materiais 01 resistor; 01 Capacitor; Um Protoboard para realizar a ligação do capacitor com resistor; 01 multímetro na escala de voltímetro; 01 cronômetro. 4 – Procedimentos Experimentais 4.1 – Montagem do circuito: No processo de montagem do equipamento conectamos o multímetro na escala de voltímetro, mais precisamente em 20V para a medição da tensão do capacitor, em seguida montamos o circuito RC com o resistor e o capacitor associados em paralelo no protoboard, conectamos o multímetro nele também e depois ligamos os fios no circuito e finalmente ajustamos a tensão do gerador de carga para 15V. Antes de começarmos o experimento calcularemos o valor teórico do tempo necessário para o capacitor se descarregar até um valor de 37,8% de carga total e dependerá do produtor RC. O produto RC é conhecido como constante de tempo do circuito, para um melhor entendimento do circuito RC observe o seguinte diagrama: 4.2 – Experimento: Com o equipamento montado, começando o experimento e elaboramos uma tabela e um gráfico com o resultado de cada tensão de acordo com os respectivos tempos: Vc (V) t (s) | ln(Vc) | (V) 15,09 0 2,714032273 9,49 5 2,250238613 6,1 10 1,808288771 4,21 15 1,437462648 2,6 20 0,955511445 1,72 25 0,542324291 1,23 30 0,207014169 0,85 35 -0,162518929 0,63 40 -0,46203546 0,51 45 -0,673344553 0,32 50 -1,139434283 0,24 55 -1,427116356 0,15 60 -1,897119985 0,13 65 -2,040220829 0,09 70 -2,407945609 0,07 75 -2,659260037 0,06 80 -2,813410717 0,05 85 -2,995732274 0,04 90 -3,218875825 0,03 95 -3,506557897 Utilizando o método do ajuste linear encontramos os valores do coeficiente angular e do coeficiente linear da reta: y= a + Bx a = 6,79871428571429 b = -0,097225564 A partir desses dados encontramos o gráfico da reta de regressão: Utilizando o método do ajuste linear encontramos os valores do coeficiente angular e do coeficiente linear da reta: y= a + Bx a = 2,315334445 b = -0,065047778 A partir desses dados encontramos o gráfico da reta de regressão | ln(Vc) | (V): 4.3 – Calculando o valor teórico : O valor teórico do circuito RC é obtido através da seguinte fórmula: 4.4 – Calculando o valor experimental : Com todos os dados do experimento em mãos, realizaremos o cálculo para achar o valor experimental e também o valor teórico para realizar o calculo utilizaremos os primeiros dois valores: 4.4 – Comparando os valores teórico e experimental: Comparando os dois resultados para achar o valor erro relativo: 5 – Conclusão No experimento de descarga de um capacitor verificamos o comportamento do capacitor e calculamos a constante de tempo do circuito, percebemos que quando comparamos o resultado do com o existe uma diferença, podemos explicar essa diferença de valor como o tempo que levamos para olhar o cronometro e o olhar o multímetro para verificar a tensão que circuito está no momento em questão. Outra coisa que notamos com esse experimento é que a queda de tensão inicial, nos primeiros 5 segundos, do que no final do experimento, nos últimos 5 segundos, entre o tempo 90 e 95 segundos.
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