Relatório - Circuito RC

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Universidade Federal de Campina Grande 
Centro de Ciências e Tecnologia
Unidade Acadêmica de Física
Lab. Ótica Eletricidade e Magnetismo
Circuito RC
Leisa Rocha da Silva MAT: 116111232
Professor: Laerson Duarte 
Turma: 05 
Campina Grande – PB
Agosto de 2017
SUMÁRIO
1 OBJETIVOS...................................................................................................................3
2 INTRODUÇÃO..............................................................................................................4
3 MATERIAL UTILIZADO.............................................................................................7
4 METODOLOGIA...........................................................................................................8
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................................9
6 CONCLUSÃO..............................................................................................................10
7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................11
8 ANEXOS......................................................................................................................12
OBJETIVOS
Com esse experimento deveremos medir o tempo RC em processos de carga e descarga, além de observar a variação de grandezas associadas a esses processos. Ao finalizarmos, temos que comparar os valores teóricos e os experimentais obtidos, consequentemente verificando sua precisão.
 
INTRODUÇÃO
Os Capacitores são componentes utilizados em circuitos elétricos e são responsáveis por armazenar energia.
O capacitor é composto por duas partes:
Duas placas condutoras paralela, que possuem potenciais contrários, mas com mesma intensidade;
Dielétrico o material não condutor que dica entre as placas condutoras e é responsável pelo armazenamento de energia.
As placas presentes nos capacitores são equipotenciais, ou seja, possuem o mesmo potencial elétrico. 
Analisando o circuito:
Com a chave na posição b o capacitor estará descarregado. Quando coloca-se a chave na posição a, o capacitor começa a carregar até atingir um valor máximo de carga, QM = EC. 
Chave na posição a (carga):
mas, 
Então: 
Chave na posição b (descarga):
Então:
A solução das equações acima nos mostra as equações para a carga, dadas por:
E as correntes,
O sinal negativo significa que a corrente de descarga possui sentido oposto à corrente de carga.
Constante de tempo de um circuito RC 
O produto RC fornece a medida da velocidade de variação de corrente, carga e ddp nas placas durante o processo de carregamento. RC é denominado constante de tempo. Depois de um tempo igual a RC a corrente no circuito atinge um valor 1/e (aproximadamente 36,8%) de seu valor inicial.
A constante de tempo é um dado importante, pois conhecendo-se o seu valor, pode-se avaliar a rapidez com que ocorre o descarregamento. Se o produto RC possui um valor suficientemente alto, tal que o decaimento seja lento é possível visualizar a diminuição da corrente usando um simples miliamperímetro.
Conhecendo a corrente para vários instantes de tempo pode-se construir um gráfico de I x t no papel mono-log. Dele podemos encontrar a inclinação do gráfico, dada por uma constante K, escolhendo dois pontos quaisquer pertencentes à reta e calcula-se pela equação:
Pode-se comparar o valor de RC obtido graficamente com o valor teórico que representa simplesmente o produto R vezes C.
A equação do gráfico é do tipo Y= ax + b; onde:
Os coeficientes são:
MATERIAL UTILIZADO
Micro-amperímetro de 50 μA;
Capacitor cilíndrico eletrolítico de 1,0 mF;
Fonte de tensão regulável;
Fios condutores;
Prancheta com bornes de ligação;
Resistores;
METODOLOGIA
Montou-se o circuito para o carregamento do capacitor como a figura abaixo,
Fechando o circuito, ligou-se a chave S na posição a, observou-se no microamperímetro o comportamento da corrente.
No momento em que o ponteiro do microamperímetro passou pela posição máxima da corrente o cronômetro foi acionado. Daí anotou-se os valores da corrente de 10 em 10 segundos, durante cerca de 150 segundos, os dados foram anotados na Tabela - I.
Para observar o descarregamento, desligou-se a chave da posição a, inverteu as ligações do amperímetro e ligou-se a chave na posição b. Observou-se o comportamento da corrente, anotaram-se os valores de corrente de 10 em 10 segundos na Tabela – II.
Repetiu-se cada procedimento de carga e descarga três vezes, tomando cuidado para que descarregue o capacitor totalmente dando curto em seus terminais. A média dos valores anotados será utilizada para a construção dos gráficos mono-log e conclusões.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
	T(s)
	10
	20
	30
	40
	50
	60
	70
	80
	90
	100
	110
	120
	130
	140
	150
	I(mA)
	45
	41
	37
	34
	31
	28
	25
	23
	21
	19
	18
	16
	15
	14
	12
	I(mA)
	45
	41
	37
	34
	31
	28
	25
	23
	21
	19
	18
	16
	15
	14
	12
	I(mA)
	45
	40
	36
	34
	30
	28
	25
	23
	21
	19
	16
	15
	14
	13
	12
	Média
	45
	40,6
	36,6
	34
	30,6
	28
	25
	23
	21
	19
	17,3
	15,6
	14,6
	13,6
	12
Tabela – I: Carregamento do capacitor
	T(s)
	10
	20
	30
	40
	50
	60
	70
	80
	90
	100
	110
	120
	130
	140
	150
	I(mA)
	45
	40
	36
	33
	30
	27
	25
	23
	21
	19
	17
	15,5
	14
	13
	12
	I(mA)
	45
	40
	36
	33,5
	30
	28,5
	25
	23,5
	20,5
	19
	17
	15,5
	14,5
	13
	11,8
	I(mA)
	45
	41
	36
	33,5
	30
	28
	25
	23
	20,5
	19
	17,5
	15,5
	14
	13
	12
	Média
	45
	40,3
	36
	33,3
	30
	27,8
	25
	23,2
	20,6
	19
	17,2
	15,5
	14,2
	13
	11,9
Tabela – II: Descarregamento do capacitor
Com os valores da média foi construído o gráfico de I em função do tempo t para carga e outro para descarga em papel mono-log (ANEXOS).
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.
CONCLUSÃO
O gráfico não possui todos os pontos dados na tabela, mas com os pontos marcados pode-se realizar os cálculos desejados. Obtivemos o produto RC para o carregamento e o descarregamento do capacitor após a análise do gráfico.
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, até mesmo na retirada de pontos no gráfico.
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
ANEXOS
Cálculo do produto RC:
Cálculo para o gráfico de carregamento do capacitor:
Erro: 
Cálculo para o gráfico de descarregamento do capacitor:
Erro: