Relatório de Física 3 - Capacitor de Placas Paralelas

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UNESA - UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
UNIDADE SANTA CRUZ
capacitor de placas paralelas
Professor: Nelson Souza
Aluno:
Natanael dos Santos Amaral
201804043044
3014
04 de novembro de 2019
Objetivo
Entender o funcionamento de um capacitor.
Introdução / Fundamento Teórico
Capacitor
O capacitor é um dispositivo usado para armazenar energia elétrica. As pilhas de uma máquina fotográfica, por exemplo, armazenam a energia necessária para disparar o flash carregando um capacitor. Como as pilhas só podem fornecer energia aos poucos, não seria possível produzir uma luz muito forte usando diretamente a energia das pilhas. Um capacitor carregado pode fornecer a energia com uma rapidez muito maior, o suficiente para produzir um clarão quando a lâmpada de flash é acionada.
O princípio de funcionamento de um capacitor acontece quando uma tensão elétrica é aplicada entre suas placas condutoras, conhecidas como “armaduras”. Um lado da armadura condutora armazena cargas positivas, o outro lado armazena cargas negativas.
A física dos capacitores pode ser aplicada a outros dispositivos e outras situações que envolvem campos elétricos. O campo elétrico existente na atmosfera da Terra, por exemplo, é modelado pelos meteorologistas como sendo produzido por um gigantesco capacitor esférico que se descarrega parcialmente por meio de relâmpagos. A carga que os esquis acumulam ao deslizarem na neve pode ser modelada como sendo acumulada em um capacitor que se descarrega frequentemente por meio de centelhas.
Há três tipos de capacitores: plano, cilíndrico e esférico. Destes, o mais usado é o plano.
Capacitor plano
 
Capacitor cilíndrico
Capacitor esférico
Capacitância
A capacitância ou capacidade é a grandeza elétrica de um capacitor, que é determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser armazenada em si por uma determinada tensão e pela quantidade de corrente alternada que atravessa o capacitor numa determinada frequência. Sua unidade é dada em farad (), que é o valor que deixará passar uma corrente de 1 ampere quando a tensão estiver variando na razão de 1 volt por segundo.
Para eletrizar as placas de um capacitor, devemos ligá-lo a um gerador de corrente contínua (por exemplo, uma bateria). Uma das placas é ligada ao polo negativo e recebe cargas negativas. À medida que o capacitor vai adquirindo cargas elétricas, a ddp entre as placas vai crescendo. Em determinado instante a ddp do capacitor torna-se igual à do gerador. Neste instante atinge-se o equilíbrio eletrostático entre ambos, e cessa o carregamento de cargas no capacitor. 
A capacitância pode ser medida pela seguinte fórmula:
Onde:
C = constante de proporcionalidade (capacitância)
Q = carga elétrica do capacitor
U = ddp ou tensão elétrica da bateria
Material Utilizado
Capacitor de placas paralelas didático Cidepe®
Fio/cabo (2)
Multímetro
Procedimento
Passo 1: Conectar o capacitor ao multímetro.
Passo 2: Ligar o multímetro na escala do capacímetro (20nF).
Passo 3: Retirar o carro móvel com seu disco da base metálica e observar o valor da capacitância medida pelo instrumento. O valor deve ser anotado e convertido para pF (pico Faraday).
Passo 4: Posicionar a placa móvel a distâncias/posições de 0,001m a 0,010m da placa fixa e anotar os valores em pF na segunda coluna da tabela.
Passo 5: Completar a terceira coluna da tabela com os valores da capacitância C resultante da diferença entre a capacitância medida (passo 3) e a capacitância residual .
Passo 6: Plotar o gráfico 1: capacitância x distância.
Passo 7: Completar a quarta coluna da tabela com os valores do inverso da distância (1/d).
Passo 8: Plotar o gráfico 2: capacitância x 1/distância.
resultados
Capacitância
Tabela
	Distância () entre as placas
[m]
	Capacitância medida ()
[pF]
	Capacitância () {}
[pF]
	Inverso da distância ()
[m-1]
	0,001
	70
	60
	1000
	0,002
	60
	50
	500
	0,003
	50
	40
	333,33
	0,004
	40
	30
	250
	0,005
	40
	30
	200
	0,006
	30
	20
	166,67
	0,007
	30
	20
	142,9
	0,008
	30
	20
	125
	0,009
	20
	10
	111,11
	0,010
	20
	10
	100
Gráfico 1
Gráfico 2
conclusão
A distância é um fato que influencia diretamente na capacidade de um capacitor armazenar energia. Quanto maior a distância entre as placas, menos energia é armazenada. Mesmo o experimento tendo sido feito em laboratório didático e sem precisão, os resultados foram consideravelmente bons, e suficientes para entender o funcionamento de um capacitor.
Referências
CALÇADA, Caio Sérgio; SAMPAIO, José Luiz. FÍSICA: VOLUME ÚNICO (ALUNO). 3. ed. São Paulo: Atual Editora, 2008. p. 1-640.
GUIA DO ESTUDANTE. Resumo de física: Capacitância e tensão elétrica. Disponível em: https://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/resumo-de-fisica-capacitancia-e-tensao-eletrica/. Acesso em: 9 nov. 2019.
MUNDO DA ELÉTRICA. O que é um capacitor e qual a sua função? Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-um-capacitor-e-qual-a-sua-funcao/. Acesso em: 9 nov. 2019.
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo - vol. 3. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. p. 1-400.
Gráfico 1: capacitância (pF) x distância (m) 
Série 1	1E-3	2E-3	3.0000000000000001E-3	4.0000000000000001E-3	5.0000000000000001E-3	6.0000000000000001E-3	7.0000000000000001E-3	8.0000000000000002E-3	8.9999999999999993E-3	0.01	100	60	50	40	30	30	30	30	20	20	
Gráfico 2: capacitância x distância 
Série 1	100	111.11	125	142.9	166.67	200	250	333.33	500	1000	10	10	20	20	20	20	30	40	50	90