docsity-relatorio-02-capacitores(1)

Prévia do material em texto

Relatório 02 - Capacitores
Física
Universidade Federal do Ceará (UFC)
14 pag.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
 
Universidade Federal do Ceará – UFC 
Centro de Ciências 
Departamento de Física 
Disciplina de Laboratório de Eletricidade 
Semestre 2020.1 
 
 
 
 
 
 
 
PRÁTICA 02 
CAPACITORES 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno (A): Maria Clara Rodrigues Lobão 
Curso: Engenharia de Telecomunicações 
Matricula: 470645 
Turma: 01 
Professor (A): Francisléia Silva 
Data de realização da prática: 09/03/2020 
Horário de realização da prática: Das 10h às 12h 
 
16/03/2020 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
2 
 
Sumário 
 
Objetivos -------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 
Materiais -------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 
Introdução ------------------------------------------------------------------------------------------------ 4 
Procedimento --------------------------------------------------------------------------------------------- 7 
Questionário -------------------------------------------------------------------------------------------- 10 
Conclusão ------------------------------------------------------------------------------------------------ 13 
Bibliografia ---------------------------------------------------------------------------------------------- 14 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
3 
 
1. Objetivos 
• Identificar capacitores; 
• Determinar o valor da capacitância pelo código de cores; 
• Verificar o valor da capacitância da associação de capacitores em série e em 
paralelo; 
• Medir a capacitância usando um capacímetro. 
 
2. Material 
• Capacitores diversos; 
• Capacímetro; 
• Cabos; 
• Multímetro digital. 
 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
4 
 
3. Introdução 
O capacitor é um elemento utilizado em circuitos elétricos que possui a propriedade de 
armazenar energia a partir do acúmulo de cargas. Ele pode aparecer no formato plano ou 
cilíndrico, e é formado por duas placas metálicas chamadas de armaduras, com um dielétrico 
entre elas. 
 
 
Imagem 3.1. Capacitor Plano. 
Fonte:<www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/capacitores.php> 
 
A capacitância (C) é a capacidade que esse elemento tem de armazenar cargas por unidade 
de tensão, e é medida em farad (F), representando Coulomb por Volt: 
 𝑪 = 𝒒𝑽 
 
Como o farad é uma unidade muito grande, as capacitâncias são medidas em unidades de 
grandezas menores, como o microfarad (µF), o nanofarad (nF) e o picofarad (pF), nas ordens 
de, respectivamente, 10-6, 10-9 e 10-12. 
Existem diversos tipos de capacitores. Os mais comuns e utilizados nesta prática foram os 
de cerâmica, poliéster e os eletrolíticos. 
Os capacitores de cerâmica armazenam pequenas quantidades de cargas. Possuem como 
material dielétrico um disco cerâmico com o material condutor em cada uma das faces. 
A capacitância nominal desse tipo de capacitor é impressa na superfície do mesmo com um 
código representado por três dígitos e uma letra maiúscula ao lado. Os dois primeiros dígitos 
são os algarismos da capacitância, o terceiro é o fator multiplicativo na potência de 10, o valor 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/capacitores.php
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
5 
 
da capacitância deve ser lido em pF. A letra representa a tolerância do capacitor, e é lida de 
acordo com a tabela: 
 
Código Até 10 pF Acima de 10pF 
B ±0,1 pF 
C ±0,25 pF 
D ±0,5 pF 
F ±1,0 pF ± 1% 
G ± 2,0 pF ± 2% 
H ± 3% 
J ± 5% 
K ± 10% 
M ± 20% 
S -50% - 20% 
Z + 80% - 20% ou +100% - 20% 
P +100% - 0% 
Tabela 3.1. Tolerância dos capacitores cerâmicos. 
Por exemplo, se um capacitor cerâmico apresenta o código 103 M na sua superfície, o valor 
da capacitância é de 10 * 10³ pF com tolerância de ± 20%. 
Os capacitores de poliéster são capacitores compactos, formados por camadas de alumínio 
separados pelo dielétrico plástico. A quantidade do material condutor determina sua 
capacitância. 
A capacitância nominal nesse tipo de capacitor é lida através de um código de cores. Eles 
apresentam faixas de cores, que devem ser lidas do topo para baixo. Em alguns modelos, a 
penúltima cor do capacitor deve ser ignorada, pois é a cor de seu corpo. O código de cores é 
mostrado na imagem a seguir: 
 
 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
6 
 
 
Imagem 3.2. Código de cores dos capacitores de poliéster 
Fonte: <https://www.pakequis.com.br/p/codigo-de-cores-de-capacitores.html> 
Os capacitores eletrolíticos são cilíndricos, formados por duas folhas de alumínio como 
armaduras e uma camada fina de óxido de alumínio como dielétrico, embebidos em um líquido 
condutor (eletrólito). A polaridade desse capacitor é fixa ao contrário dos outros tipos, com uma 
folha sendo a armadura positiva e outra a negativa, portanto, para ligar esse componente em um 
circuito, é necessário conectar seus terminais corretamente. 
A capacitância nominal é impressa no capacitor, expressa em µF, assim como a sua tensão 
de isolamento. Para identificar a polaridade do elemento, os seus terminais positivo e negativo 
são indicados no corpo. 
Para medir a capacitância real desses componentes, pode-se utilizar o capacímetro, 
conectando cada entrada, positiva e negativa, com os terminais do capacitores (verificando a 
polaridade no eletrolítico) e mudando a escala para que o leitor apresentasse o maior número 
de algarismos significativos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.pakequis.com.br/p/codigo-de-cores-de-capacitores.html
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
7 
 
4. Procedimento 
Na primeira parte do procedimento, realizamos a identificação dos capacitores presentes na 
bancada quanto ao seu tipo: cerâmico, eletrolítico ou de poliéster; anotamos os resultados na 
tabela: 
CAPACITOR 
TIPO (cerâmico, eletrolítico 
ou de poliéster) 
1 Eletrolítico 
2 Cerâmico 
3 Poliéster 
4 Poliéster 
5 Poliéster 
6 Cerâmico 
7 Eletrolítico 
8 Poliéster 
9 Cerâmico 
10 Poliéster 
Tabela 4.1. Identificação do tipo de capacitor. 
Em seguida, conferimos os capacitores cerâmicos e determinamos suas capacitância e 
tolerância nominais a partir do código impresso nos mesmos. Medimos sua capacitância 
utilizando o capacímetro e calculamos o erro percentual da seguinte forma: | 𝑪𝒎 − 𝑪𝒏|𝑪𝒏 × 𝟏𝟎𝟎 
Onde Cm é a capacitância medida, e Cn a capacitância nominal. Os resultados estão na 
tabela: 
 
 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
8 
 
CAPACITOR 
NÚMERO 
CAPACITÂNCIA 
NOMINAL 
TOLERÂNCIA 
(%) 
CAPACITÂNCIA 
MEDIDA 
ERRO 
(%) 
2 561 * 102 pF ± 10 56,1 nF 0 
9 27 * 10 pF± 5 0,296 nF 0,96 
Tabela 4.2. Capacitores Cerâmicos. 
O capacitor cerâmico 6 não tinha seu valor e sua tolerância nominal impresso. A medida 
feita com o capacímetro para ele registrou uma capacitância de 2,36 nF. 
Feito isso, utilizamos o código de cores para identificar os valores de capacitância e 
tolerância nominais dos capacitores de poliéster. Medimos a capacitância de cada um com o 
capacímetro e calculamos o erro percentual: 
CAPACITOR 
NÚMERO 
CAPACITÂNCIA 
NOMINAL 
TOLERÂNCIA 
(%) 
CAPACITÂNCIA 
MEDIDA 
ERRO 
(%) 
3 15 * 104 pF ± 10 0,153 µF 2,00 
4 18 * 10² pF ± 10 1,96 nF 8,89 
5 82 * 10³ pF ± 10 80,8 nF 1,46 
8 12 * 104 pF ± 10 122 nF 1,67 
10 27 * 10³ pF ± 10 27,5 nF 1,85 
Tabela 4.3. Capacitores de Poliéster. 
Por último, repetimos o procedimento para os capacitores eletrolíticos: anotamos o valor 
nominal da capacitância e a tensão impressos nos capacitores, depois medimos com o 
capacímetro e medimos o erro percentual entre a capacitância nominal e a experimental: 
CAPACITOR 
NUMERO 
CAPACITÂNCIA 
NOMINAL 
TENSÃO 
(V) 
CAPACITÃNCIA 
MEDIDA 
ERRO (%) 
1 100 µF 25 104,8 µF 4,8 
7 10 µF 50 10,13 µF 1,3 
C1 470 µF 50 443 µF 5,7 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
9 
 
C2 1000 µF 16 943 µF 5,7 
Tabela 4.4. Capacitores Eletrolíticos. 
Na segunda parte do procedimento, fizemos associações de capacitores. Ligamos o 
capacitor de 470 µF à fonte em 10 V, tomando o cuidado de conectá-lo corretamente de acordo 
com a polaridade indicada. Em seguida, o tiramos do da fonte e medimos a tensão em seus 
terminais com o multímetro. 
Observamos que, assim que ligamos o capacitor ao multímetro, a tensão indicada pelo 
leitor começou em 10 V e foi caindo gradualmente. 
Depois, associamos o capacitor de 470 µF (C1) ao de 1000 µF (C2) em série, conectando 
os terminais corretamente de acordo com a polaridade. Ligamos a associação à fonte, depois 
desligamos e medimos a tensão em cada capacitor. 
No primeiro capacitor, a tensão foi de 9,24 V; no segundo, de 0,54 V; e a tensão total na 
associação foi de 9,78V. 
Feito isso, associamos os capacitores em paralelo, e os conectamos à fonte. Desligamos o 
circuito mais uma vez, e medimos as tensões em cada um: 
Em C1, a tensão foi de 9,84 V; em C2, de 9,74 V. Nos dois capacitores em paralelo, a tensão 
total foi de 9,60 V. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
10 
 
5. Questionário 
01 – Determine a capacitância, a tolerância (quando possível) e a tensão de isolação 
(quando possível) de cada um dos capacitores ilustrados abaixo. 
 
CAPACITOR 
NÚMERO 
CAPACITÂNCIA 
NOMINAL (µF) 
TOLERÂNCIA 
(%) 
TENSÃO DE 
ISOLAÇÃO (V) 
1 15 * 10-² 
2 0,335 250 
3 22 * 10-4 ± 20 
 
02 – Determine a capacitância, a tolerância e a tensão de isolação de cada um dos 
capacitores de poliéster metalizado ilustrados abaixo. 
 
CAPACITOR 
NÚMERO 
CAPACITÂNCIA 
NOMINAL (µF) 
TOLERÂNCIA 
(%) 
TENSÃO DE 
ISOLAÇÃO (V) 
1 47 * 10-3 ± 20 250 
2 10 * 10-2 ± 10 100 
 
03 – Determine a capacitância e a tensão de isolação de cada um dos capacitores 
eletrolíticos ilustrados abaixo. 
 
 
 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
11 
 
CAPACITOR NÚMERO 
CAPACITÂNCIA 
NOMINAL (µF) 
TENSÃO DE ISOLAÇÃO 
(V) 
1 22 400 
2 470 35 
 
04 – Baseado nos resultados do procedimento 2, determine a carga em cada 
capacitor. Determine também a capacitância equivalente da associação em série a partir 
da tensão da fonte e da carga fornecida pela fonte ao circuito. 
 Como a capacitância é medida pela relação C = q/V, temos que q = C*V. A carga no 
capacitor de 470 µF, cuja capacitância medida foi de 443 µF é, portanto: 
q = 443 * 10-6 * 9,24 
q = 4,09 mC 
Como para a associação em série, a carga é a mesma, capacitância equivalente é dada 
por: 
C = q/V 
C = 4,09 * 10-3 / 9,78 = 418,2 µF 
05 – Compare a capacitância equivalente da associação em série da questão anterior 
com o resultado calculado a partir dos valores das capacitâncias medidas na tabela 4.4. 
Na associação em série, a capacitância equivalente é calculada por: 
1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 
1/Ceq = 1/443 + 1/943 
1/Ceq = 0,002257 + 0,001060 = 0,003317 
 Ceq = 1/0,003317 = 301,14 µF 
A disparidade do resultado pode ter sido causada por fatores como erro dos alunos na 
leitura da capacitância ou da tensão, bem como erros dos próprios equipamentos. 
06 – Baseado nos resultados do procedimento 2 (associação em paralelo) determine 
a carga em cada capacitor. Determine também a capacitância equivalente a partir da 
tensão da fonte e da carga fornecida pela fonte ao circuito. 
Como mostrado na questão 04, q = C*V, portanto; 
Para o de 443 µF: q = 443 * 10-6 * 9,84 = 4,36 mC 
Para o de 943 µF: q = 943 * 10-6 * 9,74 = 9,18 mC 
A capacitância equivalente, portanto, é de: 
Ceq = (4,36+9,18)*10-3 / 9,60 = 13,54*10-3 / 9,60 = 1,4104 mF = 1410,4 µF 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
12 
 
07 – Compare a capacitância equivalente da associação em paralelo da questão 
anterior com o resultado calculado a partir dos valores das capacitâncias medidas na 
tabela 4.4. Comente. 
A capacitância equivalente medida foi de aproximadamente 1386 µF, enquanto a 
calculada da questão 06 foi de 1410,4 µF. O erro percentual em relação à capacitância medida 
foi de 1,8%, o que mostra a proximidade dos resultados. 
08 – Baseado nos valores individuais das capacitâncias dos capacitores 1 e 2 medidas 
no procedimento 2, determine a capacitância equivalente esperada teoricamente para a 
associação dos mesmos em série e compare com o valor medido experimentalmente. 
Comente o resultado. 
A capacitância esperada seria de: 
1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 
1/Ceq = 1/470 + 1/1000 
1/Ceq = 0,002127 + 0,001 = 0,003127 
Ceq = 1/0,003127 = 319,8 µF 
A capacitância equivalente experimental foi de aproximadamente 301,1 µF; perto do 
valor esperado ela mostra um erro de 5,8 %, que é próximo do erro apresentado nos dois 
capacitores. 
09 – Baseado nos valores individuais das capacitâncias dos capacitores 1 e 2 medidas 
no procedimento 2, determine a capacitância equivalente esperada teoricamente para a 
associação dos mesmos em paralelo e compare com o valor obtido experimentalmente. 
Comente o resultado. 
A capacitância esperada seria de: 
 Ceq = 470 + 1000 = 1470 µF 
A capacitância medida foi de aproximadamente 1386 µF. O resultado foi próximo o 
suficiente do esperado, com o mesmo erro de cada capacitor, de 5,7 %. 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
13 
 
6. Conclusão 
Nesta prática, pudemos identificar e estudar os tipos diferentes de capacitores, aprendendo 
a determinar a capacitância nominal de cada tipo e a medir a capacitância utilizando um 
capacímetro. 
Também pudemos verificar o comportamento dos capacitores quando associados em série 
e em paralelo, e a calcular o valor da capacitância equivalente em cada associação. Vimos que 
na associação em série, a carga se mantém constante para todos os capacitores, enquanto na 
associação em paralelo, a tensão é a mesma. 
 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark14 
 
7. Bibliografia 
1. DIAS, Nildo Loiola. Laboratório de Eletricidade (Roteiro de Práticas). Universidade 
Federal do Ceará. Fortaleza, 2020. 
2. SÓ FÍSICA. Capacitores. Disponível em: 
<https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/capacitore
s.php>. Acesso em: 14/03/2020. 
3. PAKÉQUIS. Código de cores de capacitores. Disponível em: 
<https://www.pakequis.com.br/p/codigo-de-cores-de-capacitores.html>. Acesso em: 
14/03/2020. 
 
 
 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: marilia-caetano-alves (mariliaca63@gmail.com)
https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/capacitores.php
https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/capacitores.php
https://www.pakequis.com.br/p/codigo-de-cores-de-capacitores.html
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark