Experiência 4 labCircuitos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CAMPUS ARARANGUÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS, TECNOLOGIAS E SAÚDE
Deividhy Jr. Tonetti.
EXPERIÊNCIA 1 – Análise DC Circuitos RC. 
Araranguá, SC
2018.
 
Introdução.
	A proposta inicial deste laboratório era expor de forma simples o circuito RC, para que possamos verificar a diferença de potencial de um capacitor, como ele carrega e descarrega. 
A partir disso, foram apresentados os conceitos básicos de como os capacitores funcionam e também quais sãos os tipos de capacitores além de um pequeno demonstrativo de como configurar o osciloscópio.
	Com as ideias colocadas a mesa, partimos para implementação com os matérias e ferramentas listados no capítulo 2.
Ferramentas e equipamentos.
As ferramentas e equipamentos utilizados para a realização do presente experimento foram:
Fonte de alimentação regulável. 
Cabos de teste para multímetro.
Jumpers.
Multímetro digital - é utilizado para tentar e medir grandezas de componentes eletrônicos.
Protoboard.
Resistores (1kΩ, 2,2kΩ, 10kΩ, 100kΩ, 1MΩ).
Capacitores eletrolíticos e de cerâmica (1000µF, 40µF, 10µF, 100nF, 10nF, 470nF).
Gerador de funções.
Osciloscópio.
Procedimento: Circuito RC.
	Para a implementação, seguimos um pequeno tutorial disponibilizado pelo professor na qual, consistiu nos seguintes tópicos:
Verificar se a fonte de alimentação estava desligada.
Conectar o voltímetro no capacitor e resistor.
Ligar a fonte de alimentação e ajustar a tensão para 10V (Volts).
Relatar o valor indicado no multímetro.
Ao iniciarmos o experimento constatamos que a fonte de alimentação estava desligada, conectamos o voltímetro digital para monitorar a diferença de potencial do resistor e do capacitor conforme nos foi orientado, com cautela para conectar e selecionar corretamente os terminais do multímetro.
Posteriormente, ligamos a fonte de alimentação e ajustamos a tensão em 10V, e permanecemos atentos ao valor indicado pelo multímetro e a cada passo do experimento anotávamos seu devido andamento. Nesta etapa do experimento constatamos que a medida que a tensão do capacitor aumenta, a tensão do resistor diminui.
Prosseguimos com os testes, preparamos um cronômetro digital do celular para monitorar quanto tempo demora para carregar e quais as tensões do capacitor até atingir o objetivo. A tensão inicial do capacitor foi de 3mV e obtivemos o valor total final de tensão de 9,958V com um tempo 1 minuto e 13 segundo, a seguir observamos quanto tempo demora para descarrega que apresentou o seguinte resultado 1 minuto e 15 segundos.
Para o seguinte teste, observamos o tempo que o capacitor demora para atingir uma tensão de: 6,3V, 9V, 3,6 e 1V. Podemos observar na tabela 1 comparando com seus respectivos valores teóricos. 
	Tensões Proposta (V)
	Tempo Medido(s)
	Tempo calculado(s)
	6, 3
	10:32
	10
	9
	24
	23
	3,6
	5
	4
	1
	1
	1
Tabela 1: Testes de tempos para o capacitor carregar até uma determinada tensão.
	Determinamos que para o capacitor chegar até uma determinada tensão, demora alguns segundos para carregar e descarregar, e tudo ocorreu conforme o solicitado, abstendo-se para o fato de erro humano ao apertar o cronômetro e medir a tensão que o capacitor se encontrava.
	Com o circuito desligado, curto circuitamos a entrada do circuito observamos que o tempo necessário para uma descarga total do resistor foi de 3 minutos e 53 segundos.
	Agora conectamos dois capacitores em paralelo e realizamos outro procedimento que temos que observar o tempo com que tensão possa atingir 6,3V no capacitor, determinando os seguintes tópicos.
Tempo para carregar ambos capacitores: 2 minutos15 segundos.
No capacitor a tensão aumenta gradativamente.
Já no resistor, a tensão diminui de uma forma mais lenta.
Concluído o circuito em paralelo partimos para a medição dos capacitores em série, também até atingir uma tensão de 6,3V,
Tempo para carregar ambos capacitores: 4 minutos e 48 segundos.
O resistor decresce mais rápido do que um resistor em paralelo.
Quando os dois capacitores estão em série a carga demora muito mais do que em paralelo para descarregar.
Análise
	Constatamos que a constante do tempo é τ = RC, no qual foi calculado e nos resultou RC = 10KΩ * 1000µf = 10s.
	O capacitor irá permitir a passagem de uma quantidade determinada de corrente, para que o capacitor possa se carregar. Logo, se for acrescentado um resistor em serie no circuito, ele aumentará o tempo de carga e descarga, pois a corrente teria uma maior dificuldade para se encontrar ao capacitor, o que pode ser comprovado pela equação: (Giusto, 2009).
O capacitor, quando está sem nenhuma energia ele absorve rapidamente a eletricidade acumulando em seu interior, à medida que vai ficando acumulada esta carga menor vai sendo o poder de absorção tornando-se mais lenta até carregar-se completamente, o que pode ser observado no gráfico de carga do capacitor (Giusto, 2009).
Já a corrente é possível observar que ela sempre flui em direção do polo positivo para o negativo, armazenando energia através de um campo elétrico. Quando a fonte é desligada o capacitor fornece sua energia para o circuito até que não haja mais nada de energia.
Para um capacitor de 2 µF atingir 90% de sua carga, temos um tempo de 46 segundos 
E para um capacitor carregar e descarregar totalmente dependemos de cinco constantes de tempo. Então para descarregar um capacitor até 50% de sua carga total, sendo um capacitor de 10µF em 5 segundos, precisamos de um resistor de 721Ω.
Procedimento: Resposta ao Degrau de CKT RC e Osciloscópio
Partimos para o próximo experimento onde, produzimos uma onda retangular com uma frequência de 1kHz e uma amplitude de 5Vpp a partir do gerador de funções e montamos o circuito determinado para medir a tensão de Vc(t). Onde nos gerou a seguinte imagem:
Figura 1: Gráfico da tensão de Vc(t) - Capacitor
Para conseguirmos atingir 95% da tensão
.
Agora para obtermos a tensão de Vr(t), conseguimos gerar o seguinte gráfico:
 
Figura 2: Gráfico da tensão de Vr(t) - Resistor
	
Figura 3: Usando dois capacitores em paralelo (Azul = Tensão Vc(t) e amarelo = Tensão Vr(t)).
 
Figura 4: Tensão no capacitor (Vc(t)).
Conclusão.
Calculamos as constantes de tempo para cada um dos circuitos realizados pelo osciloscópio, no circuito 1, a constante de tempo foi determinada por cerca de 100µs, já para o segundo circuito foi de 22µs e para o terceiro circuito foi de 942µs.
Os gráficos gerados a partir do osciloscópio demonstram de que o circuito 1 é cerca de 9 vezes mais rápido do que o circuito 3.
E com algumas porcentagens bem definidas, partimos mais uma vez para o calculo onde necessitamos calcular as constantes de tempo para a tensão do capacitor, gerando a tabela 2.
	Porcentagem proposta (%)
	Constantes de tempos (s)
	63%
	0,997
	86%
	1,965
	95%
	2,984
	98%
	3,783
	99%
	4,598
Tabela 2: Constantes de tempo para porcentagens
Contudo, determinamos que os procedimentos realizados foram de suma importância para a o aprendizado de como utilizar os equipamentos e ferramentas, além da visualização em prática de como um capacitor funciona, mostrando também os gráficos das tensões dos resistores e dos capacitores através do osciloscópio, gerando para um entendimento de como a tensão e o resistor se comporta.