AP LAB 30 - FISICA ELETRICIDADE

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

1
Capacitores 
Resumo. Experimento em laboratório virtual verificando as relações em os processos de carga e descarga de capacitores. Bem como sua relação com os resistores no circuito 
 
Palavras chave: (Capacitor, Resistor, Carga, Descarga) 
Introdução 
 Os capacitores são componentes eletrônicos capazes de armazenar carga elétrica. Esses componentes armazenam a energia eletrostática em um campo elétrico, usando placas condutoras e um material isolante que fica entre elas. Internamente o capacitor acumula um desequilíbrio de cargas, que estão concentradas nas superfícies equipotenciais. 
 Na indústria esse componente é utilizado em diversas formas. Ele ajuda a compor circuitos elétricos de inúmeros aparelhos, como, por exemplo, máquinas fotográficas, computadores e televisores. A função dos capacitores é essencial em circuitos ressonantes e circuitos retificadores, assim como em divisores de freqüência. Um capacitor tem a capacidade de descarregar toda a sua carga em frações de segundo, ao contrário das pilhas e baterias. Essas podem demorar vários minutos, tanto para carregar quanto para descarregar. 
 Em circuitos eletrônicos, as aplicações dos capacitores são muitas. Os lasers, por exemplo, os utilizam no armazenamento de cargas para utilização rápida, tal como as câmeras fotográficas. Em razão disso, produzem, de maneira instantânea, flashes intensos e brilhantes. 
 
Procedimento Experimental 
 
Para o experimento foi utilizado o software Virtual Physics 3.0, acessando o link Capacitors na lista de experimentos, abrindo a bancada de circuitos elétricos (Circuits). 
Abrindo a bancada de circuitos elétricos existem um resistor e um capacitor ligado a uma fonte de alimentação com tensão de 10 Volts - denominado gerador de função - esta fonte inicia-se desligada. O resistor é utilizado para aumentar o tempo de carga e descarga do capacitor. Verificando o circuito disponibilizado tem um voltímetro medindo a voltagem e um osciloscópio também ligado ao capacitor. Para o experimento é necessário medir a tensão e o tempo, utilizando também um cronômetro. 
Iniciando o experimento, efetuado o comando de carregar o capacitor - Charging Capacitor. A partir deste momento anotam-se todos os dados até o capacitor chegar à tensão de 10 Volts. Para realização plena do experimento variam-se os valores elétricos do resistor e do capacitor. 
 Fazendo previsões: Se aumentarmos a capacitância do capacitor, o que acontecera com o tempo que ele leva para carregar e com sua voltagem máxima? 
Resposta: A capacitância de um capacitor é dada pela relação entre capacitância, carga e tensão (C = Q/V). Logo, se for aumentada a capacitância do mesmo, torna-se preciso uma quantidade maior de carga para carregar eletricamente o capacitor. Sendo que desta forma o tempo para carregar o componente será bem maior. 
Quando o capacitor estiver carregado, acionado o comando de descarregar - Discharging Capacitor. Foi realizado o mesmo experimento, porem agora o capacitor será descarregado. Seguem dados na tabela com relação à variação da voltagem durante o intervalo de tempo em que o capacitor é descarregado. 
 
 
Tabela 1: Tabela de dados do experimento 
	Capacitor (nF) 
	Resistor (Ohms) 
	Estado 
	Observações com relação à voltagem 
	Voltagem máxima (V) 
	10 
	10000 
	Carregando 
	Demorou mais para carregar o capacitor 
	10 
	10 
	1000 
	Carregando 
	Demorou menos para carregar o capacitor 
	10 
	10 
	100 
	Descarregando 
	Demorou menos para carregar o capacitor 
	- 
	10 
	1000 
	Descarregando 
	Demorou mais para carregar o capacitor 
	- 
	 	2
Análise e Resultados 
Figura 1: Vista experimento realizado no virtual lab – Capacitores 
 
 
No momento que foi ligado o gerador de função a voltagem no capacitor começou a variar, indicando o processo de carregamento do mesmo. 
Quando o valor de resistência do resistor foi alterado, o tempo que o capacitor levou para descarregar sofreu alteração. Pois quanto maior o valor de resistência do resistor em série com o capacitor, mais tempo leva para o carregamento do capacitor. 
Com relação ao uso de capacitores em teclados de computador, o processo de descarga de um capacitor é bem rápido. Neste caso ao apertar-se uma tecla realiza-se a descarga do capacitor da mesma. Neste processo a variação de carga é brusca, e o computador prontamente recebe o sinal e permite a execução da função desejada. Porém o tempo de carregamento é considerado grande em relação ao uso do teclado, tornando-se necessária a utilização de um capacitor para cada tecla. Desta forma, enquanto descarrega-se um capacitor de forma rápida utilizando uma tecla, outras estão carregando. 
Ao desmontar-se um vídeo-game, televisão ou outro aparelho eletrônico, os mesmos possuem placas eletrônicas com capacitores instalados. Desta forma corre-se o risco destes capacitores estarem carregados, e se houver um contato acidental, podem ocorrer choques ou até mesmo a explosão dos componentes, devido a brusca descarga dos capacitores. 
Conclusão 
 Neste experimento, verificou-se a importância da constante de tempo na carga e descarga de um capacitor, em um circuito. Bem como as relações destes tempos com a utilização de diferentes valores de resistência em um resistor série ligado no circuito. 
 Referências 
SEARS & ZEMANSKY / YOUNG & FREEDMAN, Física III: Eletromagnetismo. Disponível em: http://uninter.bv3.digitalpages.com.br / acesso em 18/01/2019 
Virtual Lab - disponível em: http://virtuallab.pearson.com.br / acesso em: 18/01/2019