Experimento de Capacitores em Série e Paralelo

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Introdução 
O capacitor é um dos principais componentes de circuitos elétricos, é um dispositivo usado para armazenar energia elétrica. Nos circuitos elétricos ele pode aparecer associado a outros componentes ou até mesmo com outros capacitores.
Nos circuitos os capacitores podem ser associados, fundamentalmente, de duas formas:
em série;
Figura 1: Capacitores associados em série.
em paralelo.
Figura 2: Capacitores associados em paralelo.
Ao analisar um circuito composto apenas por um capacitor e uma fonte de tensão (tipicamente uma bateria com uma diferença de potencial constante nos seus terminais) temo:
Figura 3: Circuito composto apenas por um capacitor e uma fonte.
A diferença de potencial (ddp) entre as placas do capacitor, é definida pela fonte de tensão e sendo a capacitância uma característica inerente do capacitor, temos que a carga armazenada no capacitor será dada pela relação:
Q=CV (1)
Ou seja, ao se ligar um capacitor de capacitância C a uma bateria de ddp V, a bateria provê uma carga Q que fica armazenada nas placas do capacitor.
A capacitância (C) do capacitor depende da geometria das placas, mas não depende da carga nem da diferencial de potencial. No sistema internacional de medidas a unidade de capacitância é coulomb por volt e recebe o nome de farad, em homenagem a Michael Faraday.
Observando com atenção a associação em paralelo pode-se perceber que a diferença de potencial entre as placas dos diferentes capacitores é a mesma. Em termos gerais, a associação em paralelo é caracterizada pelo fato da diferença de potencial nos diferentes ramos do circuito ser a mesma. Isto é, sendo V1 a diferença de potencial no capacitor C1 e V2 a ddp no capacitor C2 temos: V1=V2=V.
2-Objetivo 
O objetivo desse experimento é compreender o conceito de capacitância e combinar diversos capacitores em associações em série e/ou paralelo.
3-Procedimento
Para o experimento será dividido em duas partes, a primeira analisará um capacitor de placas paralelas variável, e a segunda parte analisará a associação de capacitores em série e em paralelo.
Para a primeira parte utilizaremos um capacitor de placas paralelas cuja separação pode ser variada. Ele é composto de dois discos de metal de 160 mm anexados entre torres isolantes, na qual uma é fixa e outra não. A base deslizante é milimetrada para análise de medidas. Na frente do capacitor apresenta uma roda para facilitar a leitura do deslocamento. Cada volta completa equivale a 1 mm de distância entre as placas.
 Conectar o capacitômetro aos cabos do capacitor. Posteriormente, selecionar no capacitômetro a função para medir capacitância, manter na escala de 2000 pF. 
Para ter vários valores de capacitância deve-se variar a separação entre as placas do capacitor, de 1 em 1 mm, e anotar os dados. Fazer, no mínimo, oito medições. Com os dados obtidos construir um gráfico de capacitância em relação a distância entre as placas. 
Com os mesmos dados construir um gráfico de capacitância pelo inverso da distância. Para ambos os gráficos obter o ajuste linear, a equação da reta e seus respectivos coeficientes angulares e lineares.
	Para a segunda parte teremos o auxílio de uma placa protoboard e de um conjunto de capacitores com diferentes capacitâncias. 
Nessa parte deve-se deduzir as equações para a relação de capacitância em série e em paralelo.
Os valores de cada capacitor expressos neles são considerados os valores teóricos. Ao usar o capacitômetro medir cada capacitor e anotar os valores (valores reais). Posteriormente comparar os valores e calcular o respetivo desvio. 
Em seguida associar dois capacitores de 1μF em série, anotar os valores obtidos e comparar com a literatura. Os mesmos capacitores devem ser, posteriormente, associados em paralelo.
Combinar os capacitores de 0,1 e 1 μF em série e os mesmos em paralelo com o capacitor de 4,7 μF. Para esse sistema medir a capacitância e comparar com o valore teórico.
Seguindo o experimento, deve-se associar dois capacitores de 0.1 e 10 μF em paralelo, e em série, medir os valores de capacitância e comparar com o teórico.
Para finalizar o experimento colocar todos os capacitores em série, posteriormente em paralelo, medir os valores e comparar com a literatura.
4-Resultados esperados
Para calcular a capacitância, para o caso do capacitor de placas paralelas, temos a relação de 
C = ε0A/d        (1)
A relação (1) mostra que a capacitância só depende de uma constante universal, a constante dielétrica no vácuo, ε0, e das dimensões do capacitor. Para qualquer capacitor, a capacitância só depende da constante dielétrica do meio entre as placas, e de propriedades geométricas.
Para o gráfico de capacitância pela distância espera-se uma parábola como a representada pela figura 4:
Figura 4: Gráfico de capacitância pela distância.
Para o gráfico de capacitância pelo inverso da distância espera-se uma reta como a representada pela figura 5:
Figura 5: Gráfico de capacitância por inverso da distância.
Em que o coeficiente angular é o valor da constante de permissividade do ar, representado na literatura por ,85x10-12.
5- Referências bibliográficas
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física. 7ª. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2007. Vol.3.
TIPLER, Paul Allan; MOSCA, Gene. Física.Rio de Janeiro: LTC, 2006.Vol. 2.
< http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAm9UAD/capacitor-placas-planas-paralelas> Acesso em 25 de março de 2018.
Laboratório de Eletricidade e Magnetismo: Capacitância e Capacitores < http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20FFI0106%20LabFisicaIII/07-Capacitores.pdf > Acesso em 25 de março de 2018.