relatorio 3 lab eletricidad geral 2017 2 Elaine Carneiro.docx

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EE Tiradentes

Elaine Carneiro Pinto

30/11/2017

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Amazonas
Faculdade de Tecnologia
Departamento de Engenharia Química

CAPACITOR EM REGIME DC, INDUTOR EM REGIME DC,
IMPEDÂNCIA DA BOBINA, IMPEDÂNCIA DE UM
CAPACITOR.

Manaus - AM
Novembro de 2017
ELAINE CARNEIRO PINTO - 21354654 (TURMA 2)
KALYNA GOMES DE ANDRADE - 21353300 (TURMA 2)

CAPACITOR EM REGIME DC, INDUTOR EM REGIME DC,
IMPEDÂNCIA DA BOBINA, IMPEDÂNCIA DE UM
CAPACITOR.

Terceiro Módulo de Relatórios da aula
prática de laboratório da disciplina
Laboratório de Eletricidade Geral, do curso
de Engenharia Química, para obtenção de
nota parcial.

Prof. Ozeney de Souza e Silva

Manaus - AM
Novembro de 2017
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 3
1.0. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................ 5
1.1. Capacitor ....................................................................................................... 5
1.2. Indutor ........................................................................................................... 7
1.3. Impedância ................................................................................................... 8
2.0. EXPERIMENTO 11: CAPACITOR EM REGIME DC ...................................... 10
2.1. MATERIAIS UTILIZADOS ........................................................................... 10
2.1.1. ITENS ADICIONAIS ................................................................................. 10
2.2. PROCEDIMENTO REALIZADO .................................................................. 10
2.3. RESULTADOS OBSERVADOS .................................................................. 11
2.4. RESPOSTAS DAS QUESTÕES .................................................................. 12
3.0. EXPERIMENTO 12: INDUTOR EM REGIME DC ........................................... 16
3.1. MATERIAIS UTILIZADOS ........................................................................... 16
3.1.1. ITENS ADICIONAIS ................................................................................. 16
3.2. PROCEDIMENTO REALIZADO .................................................................... 16
3.3. RESULTADOS OBSERVADOS .................................................................. 17
3.4. RESPOSTAS DAS QUESTÕES .................................................................. 17
4.0. EXPERIMENTO 13: IMPEDÂNCIA DA BOBINA ........................................... 19
4.1. MATERIAIS UTILIZADOS ........................................................................... 19
4.1.1. ITENS ADICIONAIS ................................................................................. 19
4.2. PROCEDIMENTO REALIZADO .................................................................. 19
4.3. RESULTADOS OBSERVADOS .................................................................. 19
4.4. RESPOSTAS DAS QUESTÕES .................................................................. 20
5.0. EXPERIMENTO 14: IMPEDÂNCIA DE UM CAPACITOR .............................. 22
5.1. MATERIAIS UTILIZADOS .......................................................................... 22
5.1.1. ITENS ADICIONAIS ................................................................................. 22
5.2. PROCEDIMENTO REALIZADO ................................................................. 22
5.3. RESULTADOS OBSERVADOS .................................................................. 23
5.4. RESPOSTAS DAS QUESTÕES .................................................................. 23
6.0. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................ 26
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 27

INTRODUÇÃO
Os capacitores são componentes eletrônicos capazes de armazenar carga
elétrica quando ligados a uma fonte de tensão e consequentemente, gerar energia
potencial elétrica. O mesmo, possui dois terminais para sua polarização (o terminal
maior é positivo e o menor é negativo) e, surgiram da necessidade de armazenar
energia para uso posterior. Podem ser esféricos, cilíndricos de planos e constitui-se
de dois condutores que se denominam armaduras. Essas armaduras ao serem
selecionadas em um processo de indução total, armazenam cargas elétricas e
podem até gerar campo elétrico de diferentes intensidades ou muito intensos em
pequenos volumes.
Outros dispositivos elétricos acumuladores de energia através de campo
elétrico são indutores (também chamado de bobina, choque ou reator) que além
disso, serve para impedir variações de corrente elétrica. Ele é um fio condutor que
ao ser percorrido por uma corrente elétrica, cria ao redor de si um campo magnético.
Com o intuito de melhorar o aproveitamento desse campo, o fio condutor é enrolado
em forma de espiral ao redor do núcleo para que seja constituído o indutor que pode
ser fixo ou variável. Os fixos são constituídos de um fio enrolado ao redor de um
núcleo que pode ser ar, ferro ou ferrite e por outro lado, os indutores variáveis
possuem núcleo móvel que pode ser ajustado externamente.
A principal característica de uma bobina ou indutor é a indutância, pois, indica o
modo que a bobina reage a variação de corrente elétrica, de modo que produz um
campo magnético em seu interior. A indutância depende de vários fatores, que entre
os principais se o encontra o número de espiras que influência diretamente na
intensidade da indutância, por exemplo, quanto maior o número e diâmetro das
espiras, maior será a indutância. Até mesmo, a existências de núcleos de ferrite ou
material ferroso está sujeito a gerar o mesmo efeito, ou seja, o aumento da
indutância.
A indutância contribui para um fenômeno denominado impedância, que é
resultado da reatância capacitiva e da reatância indutiva em determinado circuito ou
a oposição que um circuito faz à passagem de corrente elétrica quando submetido a
uma tensão elétrica. A impedância é função da resistência, capacitância e
4

indutância. E, para cada elemento há uma impedância, já que a mesma depende
dos átomos que compõem o material em questão.

1.0. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1.1. Capacitor

Em um circuito elétrico, muitas vezes há uma necessidade de armazenar
energia elétrica, e o dispositivo que tem essa função é chamado de capacitor ou
condensador.
Torres et al. (2010) contam que o primeiro capacitor que se tem notícia foi
inventado em 1745, por Pieter van Musschenbroek, um cientista holandês, durante
experiências feitas na Holanda, na Universidade de Leyden.
Usando um jarro de água com uma haste de metal nele, Musschenbroek
tocou a haste de seu gerador eletrostático, e nada parecia acontecer, mas quando
segurou o frasco e tocou a haste novamente, ele teve um choque terrível.
Este capacitor ganhou o nome de Garrafa de Leyden, e permitiu pela primeira
vez, armazenar eletricidade, como visto na figura abaixo:
Garrafa de Leyden original.
O frasco de Leyden é um recipiente de forma cilíndrica feita de um isolante,
com uma camada de folha de metal em seu interior e exterior. A superfície externa é
aterrada, e com isso, é dada uma carga à sua superfície interna, o que faz com que
tenha uma carga igual, mas oposta. Quando as duas superfícies são conectadaspor
um fio condutor, se recebe uma faísca e tudo volta ao normal.
Ou seja, pode-se dizer que um capacitor consta basicamente de dois
condutores situados a uma pequena distância um do outro, um carregado
6

positivamente e o outro carregado negativamente, havendo entre eles um materil
dielétrico.
Para exemplificar melhor, na figura abaixo, duas placas metálicas planas e
paralelas são ligadas a um gerador, e uma delas é ligada ao polo ositivo do gerador,
constituindo dessa forma uma “armadura positiva” do capacitor. A outra é ligada ao
polo negativo do mesmo gerador, constituindo assim uma “armadura negativa” do
capacitor, e entre as placas, um isolante dielétrico. Esse dispositivo se chama
Capacitor Plano, como visto na figura a seguir:
Esquema de um capacitor plano

Neste capacitor, estabelece-se um campo elétrico uniforme. Sendo E a
intensidade do campo elétrico, U a ddp entre s placas e d a distância entre elas, é
possível descrever a equação:

Dessa forma, todos os esquemas elétricos, qualquer que seja o tipo de
capacitor, ele é sempre representado por dois traços paralelos de mesmo tamanho:
Em destaque, representação de um capacitor
7

A capacitância do capacitor é a relação entre a carga Q armazenada e a ddp
U à qual é submetida, e é calculada por:

Unidade SI : C/V = F (farad)
Quando o capacitor é ligado aos terminais de um gerador sob ddp U, a sua
armadura positiva fica carregada com uma carga +Q e sua armadura negativa fica
carregada com a carga -Q. Logo, dizemos que a carga do capacitor é a carga
positiva da armadura positiva.

1.2. Indutor

Um indutor é constituído por um meio condutor, como por exemplo um fio e
uma corrente elétrica que percorre por ele, onde se cria um campo magnético,
sendo uma de suas principais características, ou seja, a criação de um campo
magnético.
A figura abaixo mostra como é representado um indutor, o primeiro é um
indutor de valor fixo, o segundo é um de núcleo de ferro e o terceiro, um indutor
variável, onde o primeiro é o mais comum:
Tipos de indutores e suas representações
A variação da corrente elétrica juntamente com a criação do campo
magnético faz com que o fluxo de campo magnético também varie, e essa variação
cria o que é chamado de força eletromotriz ou F.E.M, que é a tensão no condutor, ou
seja, ela é induzida pela variação do fluxo magnético.
8

A indutância, propriedade do indutor, ocorre mediante uma corrente que
percorre o indutor, variando com o tempo, que leva a uma tensão que age sobre ele.
É indicada pela letra L e é descrita pela Lei de Lenz.
Com o fio quando enrolado em espirais, formando uma bobina, o efeito do
campo magnético é multiplicado e sua indutancia aumentara. Quanto mais espiras
existir em uma bobina, maior será sua indutância.
Indutores de Ferrite
O calculo da indutância é realizado da seguinte forma:

Onde:
L: indutância, em Henry (H).
N: quantidade de espiras.
µ: permeabilidade do material do núcleo.
l: comprimento da bobina, em milímetros.
A: área da espira, em milímetros quadrados.
1,26 e (10)7 são constantes.

1.3. Impedância

Impedância elétrica é a oposição, ou resistência que um circuito faz à
passagem de corrente elétrica. É representada pela letra Z e tem sua unidade o ohm
(Ω). Quando é aplicado uma corrente contínua a um indutor, ele apresenta uma
baixa impedância, já quando se aplica uma corrente alternada, ele apresenta uma
alta impedância .
9

Todo material apresenta impedância, em maior ou em menor grau. Os
materiais que apresentam uma baixa impedância, são facilmente atravessados por
uma corrente elétrica enquanto materiais isolantes apresentam altas impedâncias, o
que não permite que a corrente elétrica os atravesse.

2.0. EXPERIMENTO 11: CAPACITOR EM REGIME DC

2.1. MATERIAIS UTILIZADOS
 Plugue em ponte (5)
 LED Verde (2)
 Contato fixo para chave faca (2)
 Contato móvel para chave faca
 Capacitor de 4700 µF

2.1.1. ITENS ADICIONAIS
 Placa de circuito
 Fonte de tensão, 6V DC

2.2. PROCEDIMENTO REALIZADO

1. Foram inseridos os componentes como ilustrado na placa de circuitos;
2. A polaridade dos capacitores e dos LEDs foram verificados;
3. Foi conectada a fonte de alimentação no circuito com a polaridade correta, e as
chaves ficaram na posição central. A fonte foi ligada;
4. A chave S1 foi fechada e aberta após 12 segundos;
5. Foram observados o LED1 e o LED2 de perto;
6. A chave S2 foi fechada e aberta após 12 segundos;
7. A observação do LED1 e do LED2 continuou neste processo;
8. A sequência dos passo foram repetidas;
9. As duas chaves foram abertas na posição central. A fonte foi desligada;
10. Após isso, o LED1 foi retirado, e no seu lugar foi inserido um resistor entre 2kΩ
e 3,3kΩ. Um voltímetro foi inserido em paralelo com o capacitor. Após isso, a
alimentação da fonte foi mudada para 12V;
11. O capacitor foi totalmente descarregado através após ser inserido um resistor
de 100Ω em paralelo com o LED2 e a chave S2 foi fechada. Através do
voltímetro foi verificado que o capacitor estava com a tensão em 0V. O resistor
foi retirado do circuito e a fonte foi ligada;
11

12. A chave S1 e o cronômetro foram acionados simultaneamente. Os valores de
instantes para cada tensão foi anotado, conforme a tabela abaixo:

13. A chave S1 foi aberta, e a LED2 foi trocada pelo resistor do item 10. A chave S2
e o cronometro foram acionados simultaneamente. Foramanotados cada
instante para cada tensão que foi atingida no capacitor, conforme a tabela
abaixo:

2.3. RESULTADOS OBSERVADOS

No decorrer no experimento, na etapa 5 do processo, observou-se que a
LED1 acendeu, depois do fechamento da chave S1, e foi pendendo sua luminosidade
até apagar em poucos instantes, e a LED2 permaneceu apagada. Na etapa 6, a
chave S2 foi aberta, e a LED2 acendeu, e depois apagou em poucos instantes
também. A LED1 permaneceu apagada. Após a abertura das chaves, o tempo em
que as LED’s levaram para se apagar foi de cerca de 5s. O processo foi repetido por
4 vezes, e essa sequância ocorreu em todas as repetições.
Após a retirada do LED1, foi inserido o resistor de 3,3Ω e um voltímetro. Nesta
parte do experimento, cronometramos o tempo que levava para o resistor atingir
certa tensão. As tensões escolhidas foram de 0 a 12V, mas para melhor observação,
foram medidas tensões até 11,48V. Observou-se nessa parte que no início do
processo, o resistor atingia suas tensões muito rápido, e com o passar do tempo,
essa capacidade foi diminuindo, tornando o processo mais lento a medida que
chegava na tensão 12V.
Vc (V) 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 11,48
t (s) 0 0 2 3 5 7 10 13 18 23 31 50 88
Vc (V) 11,48 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0
t (s) 0 0 0 1 2 4 6 9 12 15 20 27 87
12

2.4. RESPOSTAS DAS QUESTÕES

1) Como o capacitor responde ao aplicarmos a tensão?
Quando é aplicada uma tensão DC no capacitor, ele executa dois processos:
um de carga e o outro de descarga. As duas placas do capacitor tem a mesma carga
acumulada nelas, mas são opostas. Quando a tensão no capacitor é igual a tensão
da fonte de alimentação, então o capacitor está totalmentecarregado, e assim, a
corrente que antes fluia pelo circuito, para de fluir através dele. Isso ocorre na fase
de carga.

2) Qual estado o capacitor assume após a desconexão da fonte de tensão?
Após a desconexão da fonte de tensão, ocorre a fase de descarga. Logo, ele
descarrega através de um resistor, e a tensão entre as placas diminui gradualmente
até atingir V=0. Então podemos dizer que o capacitor em DC se comporta como um
circuito aberto, onde a corrente para de fluir quando ele está totalmente carregdado.

3) O que acontece quando o capacitor é conectado a um circuito fechado
com o LED após a etapa de carga?
Após a etada de carga do capacitor, ele é desconetado da fonte de tensão. O
LED então, consome a energia que está armazenada no capacitor, no início ela está
com uma alta intensidade luminosa, mas como ele vai consumindo apenas a energia
que está no capacitor, então, ele vai descarregando, e consequentemente, o LED
vai perdendo sua luminosidade aos poucos, até apagar.

4) Por que os LEDs devem ser conectados com a polaridade correta?
Quando o LED é colocado de forma que sua polarização está incorreta,
dizemos que ele está com a polarização reversa. Isso ocorre quando esse
componente é conectado de forma errônea no circuito, fazendo, dessa forma, com
que ele não funcione. Logo, ele deve estar conectado com sua polarização direta,
então assim, ele funciona.

5) O que é a capacitância de um capacitor?
A capacitância é a capacidade elétrica de um capacitor, ou seja, imaginemos
um circuito em que temos um capacitor com uma carga Q e sua placa PA possue um
potecial elétrico VA e sua placa PB tem um potencial elétrico PB. A ddp entre essas
duas placas é U, logo, a capacitância desse capacitor é determinado através da
relação entre a carga Q e sua ddp, representado através da equação:

6) Para cada uma das duas posições da chave (carga e descarga),
desenhar um diagrama de circuito e indicar o sentido da corrente
usando as setas.
Carga
Descarga

7) Com os valores obtidos nos passos 12 e 13, construa os gráficos Vc(t)
para carga e descarga do capacitor.
Gráfico Vc (t) da fase de carga
Gráfico Vc (t) da fase de descarga

8) Faça uma pesquisa e descreva qual a(s) equaçâo(ões) da tensão em um
capacitor que envolve os tempos de carga e descarga.
A tensão do capacitor é:
Vc(t) = Vo

0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60
Gráfico Vc (t) - CARGA
0
2
4
6
8
10
12
14
0 20 40 60 80 100
Gráfico Vc (t) - DESCARGA
15

E a corrente é:
ic(t) = io

Na carga do capacitor:
Vo(t) = V(1-
)
A constante do tempo do capacitor é representada por Ʈ = R x C, e sua
unidade é o segundos (s).
Quanto mais o Ʈ, maior o tempo de carga e descarga, e quando t > 5Ʈ, o
circuito está em regime permanentemente, ou seja, está com a tensão.
A tensão no copacitor em relação ao tempo é:
Vo(t) = ε x

Para o equacionamento das fórmulas correspondentes a carga do capacitor,
consideramos que o capacitor esteja totalmente descarregado. Nessas condições, a
queda de tensão no resistor é dada através da fórmula V = R.I, a tensão no capacitor
é dada por Vc = q/C, e I = dq/dt. A partir dessas formulas podemos deduzir que a
tensão no capacitor carregado é dado pela formula: Vc(t) = q(t)/C. Para o
equacionamento do tempo de descarga de um capacitor, iremos assumir que o
capacitor se encontra totalmente carregado e o capacitor será descarregado sobre o
resistor, logo temos que Vc + Vr = 0, R.I + q/C = 0, R dq/dt + q/C = 0, dq/dt + Q/RC
= 0, obtenha-se para a tensão no capacitor Vc(t) = q(t)/C.

9. Com a(s) equação(ões) da questão 8, juntamente com os valores do
capacitor e do resistor do item 10, tente construir os mesmos gráficos
de carga e descarga da tensão Vc(t) da questão 7.
Carga e descarga de um capacitor DC
16

3.0. EXPERIMENTO 12: INDUTOR EM REGIME DC

3.1. MATERIAIS UTILIZADOS
 Plugue em ponte (9)
 Soquete de Lâmpada com plugue
 Lâmpada incandescente de 6V
 Contato fico para chave faca
 Contato móvel para chave faca
 Núcleo em U com Núcleo em I
 Parafuso de retençãp do núcleo em U
 Plugue de conexão da bobina (2)
 Bobina 300/600 espiras
 Bobina 600/1200 espiras

3.1.1. ITENS ADICIONAIS
 Placa de circuito
 Fonte de tensão, 6V DC

3.2. PROCEDIMENTO REALIZADO

1. Foram inseridos os componentes como ilustrado na placa de circuitos;
2. Na bobina 300/600 espiras, foram fixados os dois plugues de conexão da
bobina nas extremidades correspondentes a 600 espiras. Em seguida, fora
fixados o conjunto na placa de circuitos, pelos plugues de conexão, na posição
indicada;
3. Foi inserido o núcleo em U na bobina, deixando o segmento livre para cima;
4. A segunda bobina 600/1200 espiras foi deslizada, com os terminais virados
para cima, no segmento livre do núcleo em U;
5. O lado polido do núcleo em I foi prendido usando o parafuso de fixação, para
travar no segmento central do núcleo em U;
6. Conforme ilustrado, o suporte da lâmpada foi montado nos terminais
superiores da bobina de 600 espiras e a lâmpada de 6V foi instalada;
17

7. A chave S foi aberta;
8. A fonte de alimentação foi conectada corretamente, dando atenção às
polaridades e posição na placa;
9. A chave S foi fechada por cerca de 5 segundos e aberta novamente. O efeito
resultante na lâmpada foi observado. O passo foi repetido mais duas vezes.
10. A chave S foi fechada rapidamente e repetidamente enquanto o efeito
resultante na lâmpada incandescente foi observado.

3.3. RESULTADOS OBSERVADOS

Sabe-se que quando uma bobina está conectada em um circuito com fonte de
alimentação em DC, dois processos ocorrem: Carga e Descarga.

3.4. RESPOSTAS DAS QUESTÕES

1. O que acontece quando a chave é fechada e aberta (item 9)?
De imediato, o fechamento da chave não resultou na condução de energia
luminosa para a lâmpada, pois, a corrente não atinge sua intensidade máxima de
imediato. A corrente à circular pelas espiras do indutor, cria um campo magnético
cujo as linhas de força ao se expandirem cortam as outras espiras do mesmo
indutor. O resultado é a indução de uma corrente que tende a se opor justamente
aquela que está sendo estabelecida.

2. O que acontece quando a chave é fechada e aberta rapidamente (item 10)?
A lâmpada incandescente acendeu o pequeno filamento. Quando abrimos e
fechamos a chave rapidamente, a corrente atinge sua intensidade máxima de
imediato e cresce mais rapidamente através das espiras.

3. Existe uma conexão elétrica entre as duas bobinas? Desenhe um circuito
elétrico envolvendo os elemetos usados no experimento.
18

Não existe conexão entre as duas bobinas. O que ocorre na realidade é uma
indução de energia, já que a bobina é um indutor, ele armazena energia na forma de
campo magnético. O indutor não oferece resistência quando a corrente é alternada.

Circuito representativo do experimento 12
4. Com base no esquema elétrico na questão 3, como explicar os
comportamentos observados no experimento (questão 1 e 2)?
Quando a chave abre e fecha uma única vez, a V torna-se negativa, e a
lâmpada fica em condução até que a energia do indutor se descarregue. Para que a
lâmpada continue ligada, a energia do indutor deve ser carregada novamente, com a
shave fechada.

5. Porque as bobinas são inseridas com núcleos?
Os núcleos de ferrite, concentram de maneiramais eficiente o campo
magnético, tendo como consequência a maior imunidade a ruídos provocados por
variações de corrente elétrica, ou seja, a bobina se torna mais “ativa” que as de
núcleo de ar.

4.0. EXPERIMENTO 13: IMPEDÂNCIA DA BOBINA

4.1. MATERIAIS UTILIZADOS
 Plugue em ponte
 Soquete de lâmpada com plugue
 Lâmpada incandescente de 6V
 Contato fixo para chave faca
 Contato móvel para chave faca
 Plugue de conexão da bobina
 Núcleo em I
 Bobina de 600/1200 voltas

4.1.1. ITENS ADICIONAIS
 Placa de circuito
 Fonte de tensão, 6V DC
 Fonte de tensão 4V AC

4.2. PROCEDIMENTO REALIZADO

1. Inseriu-se os componentes na placa como indicado no roteiro;
2. Abriu- se a chave S;
3. Na bobina de 600/1200 espiras, foi fixado os dois plugues de conexão da
bobina nas extremidades correspondentes a 1200 espiras. Em seguida o
conjunto foi fixado na placa de circuitos, pelos plugues de conexão, na sua
respectiva posição;
4. A lâmpada foi inserida no soquete.

4.3. RESULTADOS OBSERVADOS
Na parte 1, foi conectado a fonte de 6V DC com sua devida polaridade para
que a chave S fosse fechada e observado o efeito na lâmpada incandescente de 6V.
Em seguida o núcleo em I foi inserido na bobina e continuou-se observando o efeito
20

na lâmpada. A chave foi aberta novamente, a fonte de tensão DC desconectada e o
núcleo em I retirado da bobina.
Na parte 2, a fonte conectada foi a de 4V AC (alternada), mas no mesmo
circuito. A chave foi fechada e observado seu efeito sobre a lâmpada sem o núcleo I.
Em seguida o núcleo I foi inserido na bobina e observado o efeito resultante na
lâmpada. A chave foi aberta e a fonte desligada.

4.4. RESPOSTAS DAS QUESTÕES

1. Como a lâmpada incandescente responde no circuito DC?
A lâmpada incandescente acende com uma alta intensidade luminosa, mas
quando o núcleo em I é inserido a intensidade diminui gradualmente.

2. Como esse fenômeno pode ser explicado?
Quando o núcleo em I é inserido, há a variação de fluxo magnético no circuito
o tornando um circuito induzido. A aproximação desse ímã (núcleo em I) em relação
a espira, origina uma força eletromotriz (fem) e a consequente corrente induzida.
Está corrente irá produzir um fluxo magnético induzido que se oporá a variação do
fluxo magnético do indutor, isso explica porque a luminosidade da lâmpada diminui
já que a geração de energia elétrica para acender a lâmpada vem da aproximação
ou no afastamento do ímã.

3. Como a lâmpada incandescente responde no circuito AC?
Assim como no circuito AC, a lâmpada incandescente teve uma intensidade
luminosa alta, mas quando o núcleo em I foi inserido se degradou de tal forma que
quase apagou. A lâmpada ficou apenas com uma pequena carga de energia
luminosidade em seu filamento.

4. Como esse fenômeno pode ser explicado?
Em um circuito de corrente alternada, além da resistência ôhmica influenciar
na corrente também há a reatância indutiva, ou seja, a corrente alternada encontra
uma resistência gerada pelo campo magnético criado pelo indutor. Essa resistência
varia de acordo com a frequência da corrente alternada já que essa resistência
21

(reatância indutiva) é diretamente proporcional a frequência (quanto maior a
frequência da corrente, maior a reatância indutiva). E quando o núcleo em I é
inserido e o campo magnético alterado (assim como em regime DC) além do mesmo
prejudicar a passagem da corrente ainda há a influência da frequência que se torna
menor gerando o quase apagamento da lâmpada.

5. Qual a diferença das resistências da bobina nos circuitos DC e AC?
No circuito de corrente contínua (DC), ocorre o processo de carga e descarga

6. Quais variáveis influenciam no valor da resistência AC da bobina?
A resistência R (Ω) em circuitos de corrente alternada é substituída pelo
indutor XL (H), onde H é henrys. Usa-se a lei de Ohm para se calcular IL (A) e VL (V)
através da seguinte forma: XL = VL/IL. Logo as variáveis que influenciam são a
corrente e tensão da reatância indutiva.

5.0. EXPERIMENTO 14: IMPEDÂNCIA DE UM CAPACITOR

5.1. MATERIAIS UTILIZADOS
 Plugue em pote (3)
 Soquete de Lâmpada com plugue
 Lâmpada incandescente de 6V
 Contato fixo para chave faca
 Contato móvel para chave faca
 Capacitor de 4700 µF

5.1.1. ITENS ADICIONAIS
 Placa de circuito
 Fonte de tensão, 6V DC
 Fonte de tensão, 4V AC

5.2. PROCEDIMENTO REALIZADO
1. Foram inseridos os componentes como ilustrado na placa de circuitos;
2. Foi observado que a polaridade do capacitor estava correnta quando
inserido no circuito;
3. A chave S foi aberta;
4. A lâmpada de 6V foi inserida no soquete.

PARTE 1:
1. A fonte DC foi conectada com a polaridade correta. A fonte foi ligada;
2. A chave S foi fechada e o efeito da lâmpada foi observado;
3. A chave S foi aberta novamente, e a fonte DC foi desligada.

PARTE 2:
1. A fonte 4V AC foi conectada no circuito. A fonte foi ligada;
2. A chave S foi fechada e o efeito da lâmpada foi observado;
3. A chave S foi aberta novamente e a fonte AC foi desligada.
23

5.3. RESULTADOS OBSERVADOS
Observou-se que na parte 1 do experimento, a lâmpada acende e apaga
gradativamente e na parte 2, a lâmpada permaneceu acesa.

5.4. RESPOSTAS DAS QUESTÕES

1. O que acontece quando a chave no circuito DC é fechada?
A lâmpada acende, mas apaga gradativamente.

2. Como esse fenômeno é explicado?
O capacitor é composto por duas armaduras, uma com um polo positivo Q e
outra com o polo negativo -Q e a transferência de carga ocorre de uma armadura
para a outra para o carregamento do capacitor. Cada vez que a carga dq passa de
uma armadura negativa para a positiva, há um de energia potencial elétrica que é
armazena no material dielétrico que fica localizado entre as armaduras. O que fez a
lâmpada apagar gradativamente é o cessamento das resistências entre seus
terminais.

3. Como o capacitor se comporta carregado no circuito DC?
Quando o capacitor inicia seu processo de carga, com o aumento gradativo
da tensão entre seus terminais, consequentemente teremos a diminuição da
corrente de forma exponencial até esse valor ser zero, quando estiver totalmente
carregado, ou seja, quando está totalmente carregado a corrente deixa de fluir.

4. O que acontece quando a chave é fechada no circuito AC?
A lâmpada permanece acesa.

5. Como esse fenômeno é explicado?
Em circuito AC, as armaduras estão submetidas a troca sucessiva de
polaridade da tensão aplicada. A cada semicírculo, a armadura que recebe potencial
positivo entrega elétrons a fonte, enquanto que a armadura que está ligada no
potencial negativo recebe elétrons. Com a troca sucessiva de polaridades, uma
mesma armadura durante um semicírculo recebe elétrons da fonte e devolve
elétrons para a fonte. Há, portanto, a movimentação de elétrons ora entrado, ora
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saindo da armadura, isso significa que há a passagem de corrente alternada no
circuito resultante na lâmpada acesa.

6. Como o capacitor se comporta em circuito AC?
O comportamento de um capacitor em um circuito de Corrente Alternada é a
consequência direta do que ele manifesta no caso de uma tensão contínua. Ou seja,
o capacitor se comporta como um Circuito Aberto em Corrente Contínua, já em
Corrente Alternada, ele se comporta como uma Resistência.

7. Quais variáveis influenciam no valor daresistência AC do capacitor?
No capacitor, a resistência a passagem de corrente elétrica é denominada
reatância capacitiva (Xc) e as variáveis que influenciam essas resistências são:
frequência (f) dada em Hz e capacitância do capacitor que é dada em F.

8. Faça uma pesquisa e descreva a equação que envolve a impedância de um
capacitor. Considerando o valor do capacitor usado no experimento,
calcule o valor da impedância deste capacitor (em condições AC e
frequência de 60Hz).
A impedância é representada pela letra Z e medida em Ohms (Ω).
O Calculo da impedância total é feito da seguinte forma:
1) Some as resistências do mesmo circuito
 Série: R = R1 + R2 + R3...
 Paralelo: R = 1 / R1 +
1 / R2 +
1 / R3 ...
2) Some valores similares de reatância no mesmo circuito.
 Indutores em série: Xt = XL1 + XL2 + ...
 Capacitores em série: Ct = XC1 + XC2 + ...
 Indutores em paralelo: Xt = 1 / (1/XL1 + 1/XL2 ...)
 Capacitores em paralelo: Ctl = 1 / (1/XC1 + 1/XC2 ...)

3) Obtenha a reatância total através da subtração das reatâncias indutiva e
capacitiva.
Xtotal = |XC - XL|
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4) Calcule a impedância com resistências e reatâncias em série.
Z = √(R2 + X2).

5) Calcule a impedância com resistências e reatâncias em paralelo.
Z = R + jX
onde j é o componente imaginário: √(-1).

6.0. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante disso, os capacitores não estão apenas presentes nas fontes, mas em
nosso cotidiano nos diversos equipamentos eletrônicos como placas de vídeo ou
placa mãe e, é de conhecimento universal que os mesmos necessitam de energia
armazenada para seu bom e posterior funcionamento que é a finalidade de
capacitores.
Assim como os capacitores, os indutores ou bobinas também possuem a
capacidade de armazenamento de energia, esse por sua vez o faz através de
campo elétrico e além disso, é um opositor a corrente que passa por ele. Tendo
controle do tipo de frequência seja ela alta (rejeitando-a) ou baixa.
E a resistência ou oposição a essa passagem de corrente é a impedância,
uma propriedade importante para a qualidade do som em headfones, por exemplo,
já que funciona como um bloqueador de ruídos específicos para reprodução de
áudios.
Portanto, como qualquer aparelho eletrônico que necessite da passagem de
corrente é de crucial importância saber o conhecimento de seus componentes
internos para melhor funcionamento e aproveitamento de tal. Os experimentos
também mostraram resultados satisfatórios.

REFERÊNCIAS

 http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/capacitores.htm
 https://midia.atp.usp.br/ensino_novo/eletromagnetismo/ebooks/indutores_indu
tancia.pdf
 https://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor
 http://www.ufjf.br/fisica/files/2010/03/A06-Circuito-RC-2015-10-21.pdf
 http://macao.communications.museum/por/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_
3_6_ResistanceInductance.html
 http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAXyoAL/capacitor-regime-dc
 https://www.infoescola.com/eletricidade/impedancia-eletrica/
 https://weslleywmn.wordpress.com/2013/05/24/indutores-e-capacitores/
 http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/49-curiosidades/1499-
art221a.html?start=1
 http://eletronicos.etc.br/para-que-sao-usados-os-indutores/