carga e descarga de capacitores

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Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Alice Laura Rodrigues
Carga e descarga de um capacitor
Belo Horizonte-MG
2018
Objetivos
Analisar o comportamento da corrente em função do tempo, durante o processo de carga e descarga de um capacitor.
Introdução
Capacitor, também chamado de condensador, ele é um dispositivo de circuito elétrico que tem como função armazenar cargas elétricas e consequente energia eletrostática, ou elétrica. Ele é constituído de duas peças condutoras que são chamadas de placas e são separadas por um isolante (ou dielétrico). A carga é armazenada na superfície das placas, no limite com o dielétrico. Devido ao fato de cada placa armazenar cargas iguais, porém opostas, a carga total no dispositivo é sempre zero.
A propriedade que estes dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático é chamada de capacitância (C), depende da geometria das placas, mas não depende da carga nem da diferença de potencial. A unidade de capacitância no Si é o coulomb por volt, cujo nome especial é farad (F).
𝑞=𝐶𝑉.
Para um circuito RC (capacitor e resistor ligados à fonte), conforme a figura acima, temos 𝑉=𝑉𝑅+𝑉𝐶 em que V é a tensão total da fonte e 𝑉𝑅e 𝑉𝐶 são as tensões no resistor e no capacitor, respectivamente . Esta equação pode ser escrita em função da corrente elétrica i como 𝑉=𝑅𝑖+ 𝑞𝐶 ou 𝑅𝑑𝑞/𝑑𝑡+ 𝑞/𝐶=𝑉 .
A solução da equação diferencial para o processo de carregamento do capacitor é:
 
Como 𝑖 = 𝑑𝑞/𝑑𝑡, temos que:
Como a carga de um capacitor durante sua descarga varia exponencialmente no tempo, este dispositivo pode fornecer energia elétrica com uma rapidez muito maior que uma pilha ou uma fonte de tensão convencional. 
Desenvolvimento
Materiais 
resistor 22 kΩ;
capacitor eletrolítico de 1000μF;
micro amperímetro;
uma bateria de 3V;
cronômetro e 
cabos.
Procedimentos 
 Montou-se o circuito ilustrado acima, sem fechá-lo. Antes de fechar o circuito certificou-se que o capacitor estava descarregado, ligando uma placa na outra. Fechou-se o circuito e anotou-se, na Tabela 1, o valor máximo da corrente elétrica. 
Mediu-se a corrente i em função do tempo t e anotou-se os resultados na Tabela 1.
Quando o micro amperímetro indicou o valor zero para a corrente elétrica, deu-se início ao descarregamento. Para isto, bastou-se desligar a fonte. Anotou-se, na Tabela 2, o valor da corrente máxima e os subsequentes valores da corrente em função do tempo. 
Resultados
Tabela 1
	i(𝜇A)
	130
	120
	110
	100
	90
	80
	70
	60
	50
	T(s)
	3,67
	5,97
	7,34
	10,86
	13,69
	16,92
	19,82
	24,41
	29,14
	i(𝜇A)
	40
	30
	20
	10
	0
	T(s)
	36,14
	44,59
	57,16
	77,29
	179,01
Tabela 2
	i(𝜇A)
	130
	120
	110
	100
	90
	80
	70
	60
	50
	T(s)
	5,26
	6,94
	9,78
	12,78
	16,17
	18,71
	22,71
	27,74
	32,7
	i(𝜇A)
	40
	30
	20
	10
	0
	T(s)
	38,43
	47,00
	57,42
	84,13
	230,03
Conclusão
A constante τ = RC é chamada tempo característico do circuito ou constante de tempo do circuito. τ é o tempo no qual a carga do capacitor se reduz por um fator e. Matematicamente era espera um τ = 22 seg, porém experimentalmente (a partir do gráfico de carga) o valor encontrado foi de 27 seg. Esse valor é justificado uma vez que a tensão verdadeira não era de 3V e sim de 3,8V.
Referências Bibliográficas
Capacitor - https://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor#Vis%C3%A3o_geral – Acessado em 14/04/2018
Silva, Adré Luis Silva da. Capacitores -https://www.infoescola.com/eletronica/capacitores/ - Acessado em 14/04/2018
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Capacitores"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/capacitores.htm>. Acesso em 14/04/2018
Circuito RC: Processo de Carga e Descarga de Capacitores – 21/10/2015 http://www.ufjf.br/fisica/files/2010/03/A06-Circuito-RC-2015-10-21.pdf