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Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 Física Geral IV – FIS084 Circuitos RC Apresentação – data: ________________________ Equipe Matrícula Nome Assinatura Profa Ana Claudia M. Carvalho Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 CIRCUITO RC Resumo Neste experimento analisamos os processos de carga e descarga de um circuito contendo um capacitor e um resistor, denominado circuito RC. Medimos as voltagens no resistor e no capacitor num intervalo de tempo e verificamos que, no processo de carga, a soma das duas tensões é igual à tensão fornecida pela fonte. Já no processo de descarga, a soma das duas tensões é igual a zero, já que o elemento do circuito que fornece a energia para o sistema é o capacitor. Objetivos Após concluir este trabalho, o estudante será capaz de: Conhecer a fundamentação teórica sobre a qual se assenta o estudo dos circuitos RC. • Verificar a variação da voltagem num capacitor e num resistor em função do tempo de carga e descarga do capacit Introdução Teórica O capacitor é um componente, que tem como finalidade, armazenar energia elétrica. É formado por duas placas condutoras, também denominadas de armaduras, separadas por um material isolante ou dielétrico, ligados a estas placas condutoras, estão os terminais para conexão deste com outros componentes, conforme mostra a Figura. Figura 1: Modelo do capacitor de placas paralelas Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 Capacitância (C) é a característica que o capacitor apresenta de armazenar mais ou menos cargas elétricas por unidade de tensão. Podemos escrever a relação: C = Q / V onde: C = Capacitância Q = Carga Elétrica V = Tensão Quando aplicarmos uma tensão igual a 1 volt (V) e o capacitor armazenar 1 Coulomb (C), teremos então uma capacitância igual a 1 farad (F). Devido às dificuldades construtivas, os capacitores encontram- se situados em faixa de valores submúltiplos do farad como o micro farad ( μ F), nano farad (nF) e o pico farad (pF). Processo de carga de um capacitor: Quando se aplica a um capacitor uma tensão continua através de um resistor, esse se carrega com uma tensão, cujo valor depende do intervalo de tempo em que se desenvolverá o processo. Estando o capacitor inicialmente descarregado (Vc = 0), em t = 0 fechamos a chave S do circuito. A corrente neste instante é a máxima do circuito, ou seja, Imáx = E/R. A partir dai, o capacitor inicia um processo de carga com aumento gradativo da tensão entre seus terminais (Vc) e, consequentemente, teremos uma diminuição da corrente, obedecendo a uma função exponencial, até atingir o valor zero, quando este estiver totalmente carregado. )1( / RCtC eVV −−= Equação para a voltagem no processo de carga de um capacitor Processo de descarga de um capacitor: Estando o capacitor carregado, podemos montar um circuito para a sua descarga. No instante t = 0, fechamos a chave S do circuito, e o capacitor inicia sua descarga através do resistor R. Neste instante, a corrente no circuito será máxima e a partir dai diminui, obedecendo uma função exponencial, até atingir o valor zero, quando o capacitormestiver totalmente descarregado )( / RCtC eVV −= Equação para a voltagem no processo de descarga de um capacitor Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 Material Utilizado • Fonte de tensão (0 a 50V) • 2 Multímetros • Um capacitor de 1000µF • Um resistor de 150KΩ • Cronômetro • Quadro Eletroeletrônico CC e AC (Eq230) • Conectores • Cabos de Conexão Procedimento Experimental 1. Sob a bancada encontrou-se um circuito RC como o montado na Figura a seguir. Inicialmente, discutiu-se com o professor as ligações feitas. 2. Ajustou-se a voltagem do gerador em 10,0V. 3. Ligou-se a chave S na posição a. Observaram-se as voltagens iniciais no capacitor e no resistor. 4. Anotaram-se as medidas de voltagem no capacitor e no resistor para intervalos de10 segundos. 5. Num segundo momento, posicionou-se a chave S na posição b. Observaram-se quais as novas voltagens iniciais no capacitor e no resistor. 6. Anotaram-se medidas de voltagem no capacitor e no resistor para intervalos de10 segundos. 7. Construíram-se os gráficos das voltagens no capacitor e no resistor em função do tempo para os processos de carga e descarga. 8. Construiu-se também um gráfico para a voltagem total do circuito nos os processos de carga e descarga do capacitor. Figura 2: Esquema do circuito utilizado no experimento para análise dos processos de carga e descarga do capacitor. Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 Resultados e Discussões Na Tabela 1, encontram-se as descrições dos aparelhos utilizados durante o experimento: TABELA 1: Caracterização dos Instrumentos de Medição Além disso, utilizamos também: Quadro elétrico AC (EQ229) da marca Cidepe Capacitor eletrolítico de 1000µF (tolerância de 10%) Resistor de 150KΩ (tolerância de 5%) Na Tabela 2 encontram-se dados coletados para o processo de carga e descarga do capacitor. Observe que em ambos processos consideramos um tempo máximo de aproximadamente 20 min (1190 s). Nas Figuras de 3 a 6, apresentamos os gráficos de tensão para o capacitor e o resistor. Tabela 2: Resultados para as voltagens durante os processos de carga (em verde) e descarga (em vermelho para o circuito RC analisado. CARGA DESCARGA CARGA DESCARGA VOLTAGEM VOLTAGEM VOLTAGEM VOLTAGEM RESISTOR RESISTOR CAPACITOR CAPACITOR t(s) V t(s) V t(s) V t(s) V 10,00±0,01 8,66±0,14 10,00±0,01 - 8,80±0,14 10,00±0,01 1,24±0,06 10,00±0,01 8,81±0,14 20,00±0,01 8,11±0,13 20,00±0,01 - 8,29±0,13 20,00±0,01 1,82±0,07 20,00±0,01 8,25±0,13 30,00±0,01 7,66±0,13 30,00±0,01 - 7,80±0,13 30,00±0,01 2,24±0,07 30,00±0,01 7,79±0,13 40,00±0,01 7,20±0,12 40,00±0,01 - 7,32±0,12 40,00±0,01 2,71±0,08 40,00±0,01 7,30±0,12 50,00±0,01 6,75±0,12 50,00±0,01 - 6,88±0,12 50,00±0,01 3,13±0,08 50,00±0,01 6,87±0,12 60,00±0,01 6,39±0,11 60,00±0,01 - 6,47±0,11 60,00±0,01 3,53±0,09 60,00±0,01 6,45±0,10 70,00±0,01 6,03±0,11 70,00±0,01 - 6,08±0,11 70,00±0,01 3,88±0,09 70,00±0,01 6,07±0,10 Denominação Marca e Modelo Tipo Analógico/Digit al Faixa nominal de operação Resolução Precisão Fonte Cidepe Digital 0 – 20 V 0 – 5A 0,1V 0,1A Multímetro HGL Digital até 200mV até 2000mV até 20v até 200V até 200µA até 2000µA até 20mA até 200mA até 5A 100µV 1mV 10mV 100mV 100nA 1µA 10µA 100µA 10mA ±(0,5%+3) ±(1,0%+5) ±(1,0%+5) ±(1,0%+5) ±(1,8%+2) ±(1,8%+2) ±(1,8%+2) ±(2,0%+2) ±(2,0%+10)Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 80,00±0,01 5,70±0,11 80,00±0,01 - 5,70±0,11 80,00±0,01 4,20±0,09 80,00±0,01 5,71±0,11 90,00±0,01 5,38±0,10 90,00±0,01 - 5,38±0,10 90,00±0,01 4,51±0,10 90,00±0,01 5,35±0,10 100,00±0,01 5,10±0,10 100,00±0,01 - 5,08±0,10 100,00±0,01 4,81±0,10 100,00±0,01 5,06±0,10 110,00±0,01 4,82±0,10 110,00±0,01 - 4,78±0,10 110,00±0,01 5,07±0,10 110,00±0,01 4,78±0,10 120,00±0,01 4,57±0,10 120,00±0,01 - 4,49±0,09 120,00±0,01 5,34±0,10 120,00±0,01 4,50±0,09 130,00±0,01 4,33±0,09 130,00±0,01 - 4,13±0,09 130,00±0,01 5,57±0,11 130,00±0,01 4,23±0,09 140,00±0,01 4,12±0,09 140,00±0,01 - 4,00±0,09 140,00±0,01 5,79±0,11 140,00±0,01 4,00±0,09 150,00±0,01 3,90±0,09 150,00±0,01 - 3,78±0,09 150,00±0,01 6,00±0,11 150,00±0,01 3,76±0,09 160,00±0,01 3,70±0,09 160,00±0,01 - 3,56±0,09 160,00±0,01 6,20±0,11 160,00±0,01 3,55±0,09 170,00±0,01 3,51±0,09 170,00±0,01 - 3,36±0,08 170,00±0,01 6,38±0,11 170,00±0,01 3,36±0,08 180,00±0,01 3,34±0,08 180,00±0,01 - 3,18±0,08 180,00±0,01 6,56±0,12 180,00±0,01 3,17±0,08 190,00±0,01 3,18±0,08 190,00±0,01 - 3,00±0,08 190,00±0,01 6,72±0,12 190,00±0,01 2,99±0,08 200,00±0,01 3,02±0,08 200,00±0,01 - 2,83±0,08 200,00±0,01 6,87±0,12 200,00±0,01 2,83±0,08 210,00±0,01 2,88±0,08 210,00±0,01 - 2,67±0,08 210,00±0,01 7,02±0,12 210,00±0,01 2,68±0,08 220,00±0,01 2,73±0,08 220,00±0,01 - 2,53±0,08 220,00±0,01 7,16±0,12 220,00±0,01 2,52±0,08 230,00±0,01 2,60±0,08 230,00±0,01 - 2,39±0,07 230,00±0,01 7,30±0,12 230,00±0,01 2,38±0,07 240,00±0,01 2,48±0,07 240,00±0,01 - 2,27±0,07 240,00±0,01 7,42±0,12 240,00±0,01 2,27±0,07 250,00±0,01 2,36±0,07 250,00±0,01 - 2,13±0,07 250,00±0,01 7,53±0,13 250,00±0,01 2,13±0,07 260,00±0,01 2,25±0,07 260,00±0,01 - 2,02±0,07 260,00±0,01 7,64±0,13 260,00±0,01 2,02±0,07 270,00±0,01 2,14±0,07 270,00±0,01 - 1,91±0,07 270,00±0,01 7,75±0,13 270,00±0,01 1,91±0,07 280,00±0,01 2,04±0,07 280,00±0,01 - 1,81±0,07 280,00±0,01 7,85±0,13 280,00±0,01 1,81±0,07 290,00±0,01 1,96±0,07 290,00±0,01 - 1,70±0,07 290,00±0,01 7,94±0,13 290,00±0,01 1,70±0,07 300,00±0,01 1,87±0,07 300,00±0,01 - 1,62±0,07 300,00±0,01 8,03±0,13 300,00±0,01 1,62±0,07 310,00±0,01 1,75±0,07 310,00±0,01 - 1,53±0,07 310,00±0,01 8,12±0,13 310,00±0,01 1,53±0,07 320,00±0,01 1,70±0,07 320,00±0,01 - 1,45±0,06 320,00±0,01 8,19±0,13 320,00±0,01 1,45±0,06 330,00±0,01 1,63±0,07 330,00±0,01 - 1,38±0,06 330,00±0,01 8,27±0,13 330,00±0,01 1,38±0,06 340,00±0,01 1,55±0,07 340,00±0,01 - 1,30±0,06 340,00±0,01 8,34±0,13 340,00±0,01 1,30±0,06 350,00±0,01 1,48±0,06 350,00±0,01 - 1,23±0,06 350,00±0,01 8,40±0,13 350,00±0,01 1,24±0,06 360,00±0,01 1,42±0,06 360,00±0,01 - 1,16±0,06 360,00±0,01 8,47±0,13 360,00±0,01 1,17±0,06 370,00±0,01 1,36±0,06 370,00±0,01 - 1,11±0,06 370,00±0,01 8,53±0,14 370,00±0,01 1,11±0,06 380,00±0,01 1,30±0,06 380,00±0,01 - 1,05±0,06 380,00±0,01 8,59±0,14 380,00±0,01 1,05±0,06 Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 390,00±0,01 1,25±0,06 390,00±0,01 - 1,00±0,06 390,00±0,01 8,64±0,14 390,00±0,01 1,00±0,06 400,00±0,01 1,19±0,06 400,00±0,01 - 0,94±0,06 400,00±0,01 8,70±0,14 400,00±0,01 0,95±0,06 410,00±0,01 1,15±0,06 410,00±0,01 - 0,90±0,06 410,00±0,01 8,74±0,14 410,00±0,01 0,90±0,06 420,00±0,01 1,10±0,06 420,00±0,01 - 0,85±0,06 420,00±0,01 8,78±0,14 420,00±0,01 0,85±0,06 430,00±0,01 1,06±0,06 430,00±0,01 - 0,81±0,06 430,00±0,01 8,83±0,14 430,00±0,01 0,81±0,06 440,00±0,01 1,02±0,06 440,00±0,01 - 0,77±0,06 440,00±0,01 8,87±0,14 440,00±0,01 0,76±0,06 450,00±0,01 0,98±0,06 450,00±0,01 - 0,73±0,06 450,00±0,01 8,91±0,14 450,00±0,01 0,73±0,06 460,00±0,01 0,94±0,06 460,00±0,01 - 0,69±0,06 460,00±0,01 8,95±0,14 460,00±0,01 0,70±0,06 470,00±0,01 0,91±0,06 470,00±0,01 - 0,66±0,06 470,00±0,01 8,98±0,14 470,00±0,01 0,66±0,06 480,00±0,01 0,87±0,06 480,00±0,01 - 0,63±0,06 480,00±0,01 9,02±0,14 480,00±0,01 0,63±0,06 490,00±0,01 0,84±0,06 490,00±0,01 - 0,60±0,06 490,00±0,01 9,05±0,14 490,00±0,01 0,60±0,06 500,00±0,01 0,81±0,06 500,00±0,01 - 0,57±0,06 500,00±0,01 9,08±0,14 500,00±0,01 0,57±0,06 510,00±0,01 0,78±0,06 510,00±0,01 - 0,54±0,06 510,00±0,01 9,10±0,14 510,00±0,01 0,54±0,06 520,00±0,01 0,76±0,06 520,00±0,01 - 0,51±0,06 520,00±0,01 9,13±0,14 520,00±0,01 0,52±0,06 530,00±0,01 0,73±0,06 530,00±0,01 - 0,49±0,05 530,00±0,01 9,16±0,14 530,00±0,01 0,49±0,05 540,00±0,01 0,71±0,06 540,00±0,01 - 0,47±0,05 540,00±0,01 9,18±0,14 540,00±0,01 0,47±0,05 550,00±0,01 0,68±0,06 550,00±0,01 - 0,45±0,05 550,00±0,01 9,20±0,14 550,00±0,01 0,45±0,05 560,00±0,01 0,66±0,06 560,00±0,01 - 0,42±0,05 560,00±0,01 9,22±0,14 560,00±0,01 0,43±0,05 570,00±0,01 0,64±0,06 570,00±0,01 - 0,40±0,05 570,00±0,01 9,25±0,14 570,00±0,01 0,41±0,05 580,00±0,01 0,62±0,06 580,00±0,01 - 0,39±0,05 580,00±0,01 9,27±0,14 580,00±0,01 0,39±0,05 590,00±0,01 0,60±0,06 590,00±0,01 - 0,37±0,05 590,00±0,01 9,30±0,14 590,00±0,01 0,37±0,05 600,00±0,01 0,59±0,06 600,00±0,01 - 0,35±0,05 600,00±0,01 9,32±0,14 600,00±0,01 0,36±0,05 610,00±0,01 0,57±0,06 610,00±0,01 - 0,33±0,05 610,00±0,01 9,34±0,14 610,00±0,01 0,34±0,05 620,00±0,01 0,55±0,06 620,00±0,01 - 0,32±0,05 620,00±0,01 9,35±0,14 620,00±0,01 0,32±0,05 630,00±0,01 0,54±0,06 630,00±0,01 - 0,31±0,05 630,00±0,01 9,36±0,14 630,00±0,01 0,31±0,05 640,00±0,01 0,53±0,06 640,00±0,01 - 0,29±0,05 640,00±0,01 9,38±0,14 640,00±0,01 0,30±0,05 650,00±0,01 0,51±0,06 650,00±0,01 - 0,28±0,05 650,00±0,01 9,39±0,14 650,00±0,01 0,28±0,05 660,00±0,01 0,50±0,06 660,00±0,01 - 0,27±0,05 660,00±0,01 9,40±0,14 660,00±0,01 0,27±0,05 670,00±0,01 0,49±0,05 670,00±0,01 - 0,26±0,05 670,00±0,01 9,41±0,14 670,00±0,01 0,26±0,05 680,00±0,01 0,47±0,05 680,00±0,01 - 0,24±0,05 680,00±0,01 9,42±0,14 680,00±0,01 0,25±0,05 690,00±0,01 0,46±0,05 690,00±0,01 - 0,23±0,05 690,00±0,01 9,43±0,14 690,00±0,01 0,24±0,05 Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 700,00±0,01 0,45±0,05 700,00±0,01 - 0,22±0,05 700,00±0,01 9,44±0,14 700,00±0,01 0,23±0,05 710,00±0,01 0,44±0,05 710,00±0,01 - 0,21±0,05 710,00±0,01 9,45±0,14 710,00±0,01 0,22±0,05 720,00±0,01 0,43±0,05 720,00±0,01 - 0,20±0,05 720,00±0,01 9,46±0,14 720,00±0,01 0,21±0,05 730,00±0,01 0,42±0,05 730,00±0,01 - 0,19±0,05 730,00±0,01 9,47±0,14 730,00±0,01 0,20±0,05 740,00±0,01 0,41±0,05 740,00±0,01 - 0,18±0,05 740,00±0,01 9,48±0,14 740,00±0,01 0,19±0,05 750,00±0,01 0,41±0,05 750,00±0,01 - 0,17±0,05 750,00±0,01 9,49±0,14 750,00±0,01 0,19±0,05 760,00±0,01 0,40±0,05 760,00±0,01 - 0,17±0,05 760,00±0,01 9,49±0,14 760,00±0,01 0,18±0,05 770,00±0,01 0,39±0,05 770,00±0,01 - 0,16±0,05 770,00±0,01 9,50±0,15 770,00±0,01 0,17±0,05 780,00±0,01 0,38±0,05 780,00±0,01 - 0,15±0,05 780,00±0,01 9,51±0,15 780,00±0,01 0,17±0,05 790,00±0,01 0,38±0,05 790,00±0,01 - 0,15±0,05 790,00±0,01 9,51±0,15 790,00±0,01 0,16±0,05 800,00±0,01 0,37±0,05 800,00±0,01 - 0,14±0,05 800,00±0,01 9,52±0,15 800,00±0,01 0,15±0,05 810,00±0,01 0,36±0,05 810,00±0,01 - 0,14±0,05 810,00±0,01 9,53±0,15 810,00±0,01 0,15±0,05 820,00±0,01 0,36±0,05 820,00±0,01 - 0,13±0,05 820,00±0,01 9,53±0,15 820,00±0,01 0,14±0,05 830,00±0,01 0,35±0,05 830,00±0,01 - 0,13±0,05 830,00±0,01 9,54±0,15 830,00±0,01 0,14±0,05 840,00±0,01 0,35±0,05 840,00±0,01 - 0,12±0,05 840,00±0,01 9,54±0,15 840,00±0,01 0,13±0,05 850,00±0,01 0,34±0,05 850,00±0,01 - 0,12±0,05 850,00±0,01 9,55±0,15 850,00±0,01 0,13±0,05860,00±0,01 0,34±0,05 860,00±0,01 - 0,11±0,05 860,00±0,01 9,55±0,15 860,00±0,01 0,12±0,05 870,00±0,01 0,33±0,05 870,00±0,01 - 0,11±0,05 870,00±0,01 9,56±0,15 870,00±0,01 0,12±0,05 880,00±0,01 0,33±0,05 880,00±0,01 - 0,11±0,05 880,00±0,01 9,56±0,15 880,00±0,01 0,12±0,05 890,00±0,01 0,33±0,05 890,00±0,01 - 0,10±0,05 890,00±0,01 9,56±0,15 890,00±0,01 0,11±0,05 900,00±0,01 0,32±0,05 900,00±0,01 - 0,10±0,05 900,00±0,01 9,57±0,15 900,00±0,01 0,11±0,05 910,00±0,01 0,32±0,05 910,00±0,01 - 0,10±0,05 910,00±0,01 9,57±0,15 910,00±0,01 0,10±0,05 920,00±0,01 0,31±0,05 920,00±0,01 - 0,09±0,05 920,00±0,01 9,58±0,15 920,00±0,01 0,10±0,05 930,00±0,01 0,31±0,05 930,00±0,01 - 0,09±0,05 930,00±0,01 9,58±0,15 930,00±0,01 0,10±0,05 940,00±0,01 0,31±0,05 940,00±0,01 - 0,09±0,05 940,00±0,01 9,58±0,15 940,00±0,01 0,09±0,05 950,00±0,01 0,30±0,05 950,00±0,01 - 0,08±0,05 950,00±0,01 9,59±0,15 950,00±0,01 0,09±0,05 960,00±0,01 0,30±0,05 960,00±0,01 - 0,08±0,05 960,00±0,01 9,59±0,15 960,00±0,01 0,09±0,05 970,00±0,01 0,30±0,05 970,00±0,01 - 0,08±0,05 970,00±0,01 9,59±0,15 970,00±0,01 0,09±0,05 980,00±0,01 0,29±0,05 980,00±0,01 - 0,08±0,05 980,00±0,01 9,59±0,15 980,00±0,01 0,08±0,05 990,00±0,01 0,29±0,05 990,00±0,01 - 0,07±0,05 990,00±0,01 9,60±0,15 990,00±0,01 0,08±0,05 1000,00±0,010,29±0,05 1000,00±0,0 1 - 0,07±0,05 1000,00±0,019,60±0,15 1000,00±0,010,08±0,05 Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 1010,00±0,010,29±0,05 1010,00±0,0 1 - 0,07±0,05 1010,00±0,019,60±0,15 1010,00±0,010,08±0,05 1020,00±0,010,28±0,05 1020,00±0,0 1 - 0,07±0,05 1020,00±0,019,60±0,15 1020,00±0,010,07±0,05 1030,00±0,010,28±0,05 1030,00±0,0 1 - 0,06±0,05 1030,00±0,019,60±0,15 1030,00±0,010,07±0,05 1040,00±0,010,28±0,05 1040,00±0,0 1 - 0,06±0,05 1040,00±0,019,61±0,15 1040,00±0,010,07±0,05 1050,00±0,010,28±0,05 1050,00±0,0 1 - 0,06±0,05 1050,00±0,019,61±0,15 1050,00±0,010,07±0,05 1060,00±0,010,27±0,05 1060,00±0,0 1 - 0,06±0,05 1060,00±0,019,61±0,15 1060,00±0,010,07±0,05 1070,00±0,010,27±0,05 1070,00±0,0 1 - 0,06±0,05 1070,00±0,019,61±0,15 1070,00±0,010,06±0,05 1080,00±0,010,27±0,05 1080,00±0,0 1 - 0,05±0,05 1080,00±0,019,61±0,15 1080,00±0,010,06±0,05 1090,00±0,010,27±0,05 1090,00±0,0 1 - 0,05±0,05 1090,00±0,019,62±0,15 1090,00±0,010,06±0,05 1100,00±0,010,27±0,05 1100,00±0,0 1 - 0,05±0,05 1100,00±0,019,62±0,15 1100,00±0,010,06±0,05 1110,00±0,010,27±0,05 1110,00±0,0 1 - 0,05±0,05 1110,00±0,019,62±0,15 1110,00±0,010,06±0,05 1120,00±0,010,27±0,05 1120,00±0,0 1 - 0,05±0,05 1120,00±0,019,62±0,15 1120,00±0,010,06±0,05 1130,00±0,010,26±0,05 1130,00±0,0 1 - 0,05±0,05 1130,00±0,019,62±0,15 1130,00±0,010,06±0,05 1140,00±0,010,26±0,05 1140,00±0,0 1 - 0,05±0,05 1140,00±0,019,62±0,15 1140,00±0,010,05±0,05 1150,00±0,010,26±0,05 1150,00±0,0 1 - 0,04±0,05 1150,00±0,019,62±0,15 1150,00±0,010,05±0,05 1160,00±0,010,26±0,05 1160,00±0,0 1 - 0,04±0,05 1160,00±0,019,63±0,15 1160,00±0,010,05±0,05 1170,00±0,010,26±0,05 1170,00±0,0 1 - 0,04±0,05 1170,00±0,019,63±0,15 1170,00±0,010,05±0,05 1180,00±0,010,26±0,05 1180,00±0,0 1 - 0,04±0,05 1180,00±0,019,63±0,15 1180,00±0,010,05±0,05 1190,00±0,010,26±0,05 1190,00±0,0 1 - 0,04±0,05 1190,00±0,019,63±0,15 1190,00±0,010,05±0,05 Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 Figura 3: Resultados para as medidas de Voltagem no capacitor no processo de carga. Figura 4: Resultados para as medidas de Voltagem no resistor no processo de carga. Circuito RC - carga 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Tempo (s) Vo lta ge m R es is to r ( V) Circuito RC - carga 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Tempo (s) Vo lta ge m C ap ac ito r ( V) Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 Figura 5: Resultados para as medidas de voltagem no capacitor (símbolo em vermelho), no resistor (símbolo em azul) e para a voltagem total no circuito RC (símbolo em preto). Observe que a voltagem total permanece constante. 5, - , “ ”, -Como pode ser observado pelos dados da Figura fechando se a chave S para a inicia . se o processo de carga do capacitor Ele ocorre até o momento em que a tensão do capacitor se . , - 10 .iguala à tensão da fonte Em nosso caso verifica se que a tensão fornecida pela fonte era de V . Como era de se esperar a tensão no capacitor cresce exponencialmente Ao mesmo tempo em que , . o capacitor é carregado a tensão do resistor diminui exponencialmente com o tempo Quando a - , “ ” tensão do capacitor iguala se à tensão da fonte o circuito se abre e a tensão no resistor atinge o “ ”, 5.valor zero conforme pode ser observado pela Figura Figura 6: Resultados para as medidas de voltagem, para a descarga do circuito RC: (i)no capacitor (símbolo em vermelho); (ii) no resistor (símbolo em azul); (iii) e para a voltagem total do circuito (símbolo em preto). Observe a voltagem no resistor troca de sinal e que a voltagem total é nula. Circuito RC - carga 0 2 4 6 8 10 12 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Tempo (s) Vo lta ge m (V ) c Circuito RC - descarga -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Tempo (s) Vo lta ge m (V ) Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Ensino à Distância FIS084 – Física Geral IV Semana de 11/05 a 16/05 , “ ” ( 2), - .Fechando a chave S para b veja Figura inicia se o processo de descarga do capacitor 2, . ,Como podemos verificar pela Figura nesse circuito a fonte é desligada A partir desse momento “ ” . o circuito passa a ser alimentado pelo capacitor O Capacitor começa a ser descarregado até que “ ”, . sua voltagem atinja zero pois toda sua energia é consumida pelo resistor Note também que a . tensão no resistor passa a ter sinal negativo Isso é devido à inversão do sentido da corrente no .circuito 5, Com relação à Figura notamos também que a voltagem total do sistema diminui um pouco . . com o passar do tempo Isso se deve aos outros elementos do circuito Esses também são .resistivos e são fonte de perda de energia do circuito Conclusão . Nesse experimento compreendemos os processos de carga e descarga de um capacitor Os , capacitores são muito importantes nos circuitos pois possuem a característica de armazenar grandes . ,quantidades de carga em pequenas dimensões São muitas as aplicações práticas dos capacitores : como por exemplo são usados em flash ; eletrônico de máquinas fotográficas bloqueiam corrente , , ; : contínua isto é funcionam como uma chave aberta são seletores de freqüência deixam passar , correntes alternadas de alta freqüência usados para separarsons agudos de sons graves e , . utilizados para sintonizar uma dada estação de rádio entre outras Os gráficos dos experimentos comprovaram a variação exponencial da tensão nos processos .de carga e descarga do capacitor e também a conservação da tensão total Bibliografia Halliday,Resnick,Walker, Fundamentos de Física, Volume 3, 7ª Edição, Rio de Janeiro: LTC Editora (2008). http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/mod07/m_s06.html (14/07/2009) http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/mod07/m_s06.html Resumo Objetivos Introdução Teórica Material Utilizado Conclusão Bibliografia
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