Relatorio Experimental Carga e Descarga do Capacitor Física 3

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Relatório Experimental de Física 
Direcionado: Física e Engenharia Elétrica
 Carga e Descarga do Capacitor
Autor: Mateus Afonso Barbosa
Discente de Engenharia Física
Porteirinha – Minas Gerais
2021
1 Introdução
Um capacitor é um dispositivo que pode armazenar energia elétrica. Consiste
em dois condutores com quantidades iguais de cargas opostas, separados a curta
distância, através de vácuo ou dielétrico. Esta capacitância é a quantidade de carga
em um capacitor capaz de armazenar.
Considerando um capacitor de dois condutores, mantidos sob uma diferença
de potencial onde um condutor está carregado com carga +Q e outro com carga -Q.
A capacitância do capacitor não dependerá da carga e nem da diferença de
potencial entre os condutores e será definida como a razão entre o valor da carga e
a ddp entre os condutores.
C = Q V
Onde C é a capacitância, Q o módulo da carga elétrica (C) e V é a ddp entre
os condutores (V).
Através de um circuito RC, formado por uma fonte de tensão, um resistor e
um capacitor posicionados em série e com o auxílio de um multímetro é possível
observar as curvas de carga e descarga de um capacitor, que podem ser plotadas
em um gráfico em função da tensão ou da carga do capacitor.
Figura 1 – Representação de um circuito RC em série
A Figura 1 representa o esquema de um circuito RC em série, onde E
representa a fonte de tensão, A-S-B representa a chave interruptora, R o resistor e
C o capacitor. 
No circuito RC mostrado acima, a tensão medida em um resistor ôhmico é
proporcional a carga presente nele em um determinado instante de tempo:
V = R I
Onde V é a tensão, R a resistência e I a corrente. Dessa forma é possível
notar a variação durante da tensão durante a carga e a descarga do capacitor.
2 Objetivos
 Levantar as curvas de tensão no resistor e no capacitor em função do tempo,
durante a carga do capacitor;
 Levantar as curvas de tensão no resistor e no capacitor em função do tempo,
durante a descarga do capacitor; 
 Medir a constante de tempo de um circuito RC
3 Procedimento Experimental
Foi acessado a plataforma Tinkercad que permite a simulação de circuitos
elétricos de forma simples e prática. Ela permite variar a tensão, a resistência, a
capacitância e realizar medições dos terminais do circuito.
Figura 1 - Circuito RC montado na plataforma Tinkercad
• Foi montado o circuito com um Resistor de 500Ω, um Capacitor de 100mF,
uma fonte de tensão de 30 V e um interruptor. 
• Para realizar as medições foram adicionados dois multímetros, um deles
medindo a corrente do sistema e o segundo medindo a tensão nos terminais
do resistor.
• No primeiro momento da prática a chave do interruptor foi posicionada de
modo a carregar o capacitor. 
• Após isso foi medido a corrente no circuito e a tensão no polo do resistor a
cada 30 segundos, os dados obtidos foram preenchidos em uma tabela.
• Em um segundo momento da prática assim que a tensão chegou a zero a
chave foi invertida de modo a descarregar o capacitor. Novamente os valores
obtidos durante a descarga do capacitor foram adicionados em outra tabela.
• Com os dados em mãos foi plotado um gráfico da relação Tempo x Tensão
envolvendo as duas curvas, em seguida foi feito o reajuste/regressão do
gráfico. 
4 Resultados
A partir da prática realizada, em um primeiro momento foram obtidos os
valores de Tensão e Corrente em função do tempo durante o carregamento do
capacitor, esses valores foram preenchidos na Tabela 1: 
Tabela 1 – Dados obtidos de tensão e corrente durante o carregamento do capacitor
Em seguida, assim que a tensão chegou a zero a chave do interruptor foi
aberta de modo a descarregar o capacitor. Novos valores de tensão e corrente
foram obtidos e foi preenchido uma segunda tabela com os dados, Tabela 2:
Tabela 2 – Dados obtidos de tensão e corrente durante a descarga do capacitor
Com os dados em mãos foi criado um gráfico que representa a relação
Tempo(s) x Tensão(v) da carga e descarga do capacitor, dessa forma é possível
representar os dados obtidos das tabelas 1 e 2.
Gráfico 1 – Gráfico das curvas de Tensão em função do tempo durante a carga e descarga do
capacitor 
É possível ver claramente que o processo de carga (linha azul) e descarga
(linha laranja) do capacitor segue uma linha exponencial. Quando o capacitor está
descarregado e é aberto a chave da fonte, o processo de carga acontece muito
rapidamente e a tensão da fonte decresce exponencialmente até se igualar ao
capacitor, a tensão num resistor acompanha a variações na corrente. A medida em
que o potencial do capacitor aumenta fica mais difícil o escoamento de cargas até
atingir o limite fornecido pelo gerador. O tempo em que o capacitor demora para
carregar é aproximadamente T = 10*R*C.
O processo de descarga também segue uma linha exponencial, assim que a
chave é invertida a carga do capacitor é perdida, a tensão cresce até se igualar a
fonte de tensão produzida anteriormente, da mesma forma é possível calcular o
tempo de descega utilizando T = 10*R*C.
Em seguida foi feito o ajuste/regressão da curva Tempo x Tensão utilizando a
linha de tendência. As linhas de tendência são usadas para exibir graficamente
tendências em dados e para ajudar a realizar previsões de dados no futuro. Para a
prática foi utilizada a tendência Exponencial, que é usada quando os valores de
dados sobem ou caem com taxas de aumento constante.
Gráfico 2 - Obtenção da linha de tendência Exponencial bem como os valores R2
Através da regressão foi possível obter os valores R-quadrado, também
chamado de coeficiente de determinação, que é uma medida estatística de quão
próximos os dados estão da linha de regressão ajustada. Na curva de carregamento
do capacitor foi obtido um R2 de 0,9326 e na curva de descarga do capacitor o valor
obtido para R2 foi de 0,9183. A partir dele é possível analisar a eficiência dos dados
obtidos no experimento.
Os erros provocados pelo desvio de idealidade das medidas estão
relacionados a alguns fatores como o fato de que a simulação da plataforma
Tinkercad, por ser um software não possui a mesma precisão que um equipamento
profissional, outro motivo está ligado a execução das medidas que foram feitas de
forma visual, entretanto os valores de R2 para o experimento foram relativamente
pequenos. 
Para o carregamento o ERRO foi de 6,74% 
Para o descarregamento o ERRO foi de 8,2%
5 Conclusão
Vimos que um circuito RC simples é formado por uma fonte de tensão, um
resistor e um capacitor conectados em série. A partir dele foi possível realizar a
carga e descarga do capacitor, posteriormente observar as variações de corrente e
tensão durante as duas etapas.
Os resultados experimentais relatados ao longo deste experimento estão em
total concordância. A tensão fornecida pelo gerador decresce exponencialmente até
que a diferença de potencial entre ela e o capacitor seja zero, a tensão num resistor
acompanha a variações na corrente. Com auxílio das tabelas e do gráfico foi
possível analisar esse crescimento/decrescimento durante os dois momentos.
Embora os valores encontrados demonstrem com clareza as hipóteses, a
plataforma Tinkercad por ser um software simples não ofereceu o “pause” durante o
experimento, o que dificultou muito as medidas. Por se tratar de uma prática
simples, a utilização de equipamentos profissionais poderia reduzir ainda mais os
erros ocorridos nesta simulação.
6 Referências
[1] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física:
Eletromagnetismo. 10. ed. Rio de Janeiro: Ltc, 2016. 3 v.
[2] OFICIAL, Kuadro. Carga e descarga de um capacitor. In: Carga e descarga de 
um capacitor. YouTube, 12 jul. 2016. Disponível em: 
https://www.youtube.com/watch?v=Z7h9e0ybLO0. Acesso em: 25 jul. 2021.