Relatorio carga e descarga de um capacitor
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Relatorio carga e descarga de um capacitor


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Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Unidade Contagem
Carga e descarga de um capacitor
Introdução
Os capacitores são componentes que armazenam energia elétrica. Quando se conecta um capacitor à uma fonte de energia, o capacitor absorve energia até ficar com a mesma tensão desta fonte. Ao retirar a fonte, o capacitor continua carregado e você pode usar esta energia armazenada para alimentar um circuito. Este aparelho é destinado a armazenar cargas elétricas e é constituído por dois condutores separados por um isolante: os condutores são chamados armaduras (ou placas) do capacitor e o isolante é o dielétrico do capacitor. Costuma-se dar nome a esses aparelhos de acordo com a forma de suas armaduras. Assim temos o capacitor plano, capacitor cilíndrico, capacitor esférico, etc. O dielétrico pode ser um isolante qualquer como o vidro, a parafina, o papel e muitas vezes o próprio ar.
Figura 1: Exemplos de capacitores
A quantidade de carga armazenada na placa de um capacitor é diretamente proporcional à diferença de potencial entre as placas. O quociente entre carga (Q) e diferença de potencial (U) é então uma constante para um determinado capacitor e recebe o nome de capacitância (C).
Quando o capacitor possui um isolante elétrico entre suas placas, sua capacitância aumenta. Este isolante dificulta a passagem das cargas de uma placa à outra, o que descarregaria o capacitor. Dessa forma, para uma mesma diferença de potencial, o capacitor pode armazenar uma quantidade maior de carga. 
Os formatos típicos consistem em dois eletrodos ou placas que armazenam cargas opostas. Estas duas placas são condutoras e são separadas por um isolante ou por um 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. Os capacitores são amplamente utilizados em rádios, gravadores, televisores, circuitos elétricos de veículos, etc. 
Figura 2: Dielétrico
A propriedade que estes dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático é chamada de capacitância (C) e é medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferença de potencial ou voltagem (V) que existe entre as placas: 
Pelo Sistema Internacional (SI), um capacitor tem a capacitância de um Farad (F) quando um Coulomb de carga causa uma diferença de potencial de um Volt (V) entre as placas. O Farad é uma unidade de medida considerada muito grande para circuitos práticos, por isso, são utilizados valores de capacitâncias expressos em microfarads (µF), nanofarads (nF) ou picofarads (pF).
Objetivos: Analisar o comportamento da corrente em função do tempo, durante o processo de carga e descarga de um capacitor.
 
Material Utilizado: Fonte de corrente contínua, resistor 22 k\u3a9, capacitor eletrolítico de 1000\u3bcF, micro amperímetro, cronômetro, cabos.
Procedimentos
Para a execução deste experimento foram realizadas as seguintes etapas:
Montou-se o circuito com um capacitor, o amperímetro e a resistência conforme figura 1, porém, o circuito permaneceu aberto;
Figura 3: Circuito
Ajustou-se a tensão na fonte com 1,5 volt;
Fechou-se o circuito e mediu-se os valores do tempo em função da corrente conforme tabela abaixo:
	I (±3%) µA
	T (±3%) s
	35
	0
	30
	3
	25
	7
	20
	11
	15
	17
	10
	25
	5
	30
Tabela 1: Corrente x Tempo
Retirou-se o capacitor e ligou-se um cabo em seus dois polos para descarrega-lo;
Ligou-se o capacitor novamente no circuito;
Em seguida, com o capacitor carregado, desligou-se a fonte e mediu-se novamente os valores do tempo em função da corrente conforme a tabela 2:
	I (±3%) µA
	T (±3%) s
	45
	0
	30
	3
	25
	8
	20
	16
	15
	22
	10
	32
	5
	56
Tabela 2: Corrente x Tempo
Com os dados adquiridos montou-se os gráficos Tensão x Corrente através do software Scidavis.
Análises e Resultados
Carga do capacitor:
Gráfico 1: Corrente x Tempo (carga)
A (amplitude) = (35,040 +/- 0,470) V/R
t (e-folding time) = (20,062 +/- 0,002) R*C
y0 (offset) = (-0,041 +/- 0,513)
Comparando a equação teórica
Com a equação empírica 
					Y = Y0 + A*
Pode-se concluir que o valor do parâmetro \u201cA\u201d do gráfico 1, corresponde a tensão dividida pela resistência.
O gráfico 1 foi feito com os valores da corrente em mili-ampere, portanto, para o cálculo do valor da resistência é necessário multiplicar o valor do parâmetro A por para que o resultado fique no sistema internacional.
 = = 42,3k\u3a9
Para calcular a capacitância utilizou-se a equação
C = Capacitância;
T= Parâmetro fornecido no gráfico;
R = Resistencia do Resistor.
 = 9,09xF
Descarga do capacitor
Gráfico 2: Corrente x Tempo (Descarga)
A (amplitude) = (35,802 +/- 4,183) V/R
t (e-folding time) = (20,860 +/- 0,021) R*C
y0 (offset) = (5,530 +/- 3,829)
A análise da descarga do capacitor é semelhante a análise anterior da carga, logo, os valores verificados anteriormente são os mesmos em modulo, porém, na descarga os valores da corrente são medidos com o sinal negativo. No gráfico 2 foi utilizado os valores em modulo (positivo), por isso o gráfico é semelhante ao gráfico 1, entretanto, sua representação é relacionada a descarga do capacitor.
Conclusão
Pode-se concluir com o experimento realizado que a carga e a descarga do capacitor está relacionada com um aumento ou diminuição da corrente, ambos tendendo a zero em um curto intervalo de tempo (conforme a tabela 1 e 2), onde que o processo de carga do capacitor vai aumentando o valor da tensão até a tensão do capacitor seja igual á da fonte. No processo de descarga, o consumo da energia armazenada vai decaindo exponencialmente conforme o gráfico 2.