Relatorio 3 fisica 3capacitores (1)

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Alegrete-RS. 
2021 
 
Ministério da Educação 
Universidade Federal do Pampa – campus Alegrete 
CEP: 97546-550 - Ibirapuitã-Alegrete,RS. 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de física III: Carga e descarga de um capacitor 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor: Luis Enrique Gomez Armas 
Nomes: Carlos Pauleski Passamani, Luis Gustavo Prill, Wilerson Alves Chuma, Willian 
Conterato Da Silva 
Matrículas: 1901580359, 1801571253, 1801570572, 1701570444 
 
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SUMÁRIO 
 
1- Resumo-------------------------------------------------------------------------------------3 
 
 
2- Objetivos-----------------------------------------------------------------------------------3 
 
 
3- Introdução---------------------------------------------------------------------------------3 
 
4- Metodologia-------------------------------------------------------------------------------4 
 
5- Material necessário-----------------------------------------------------------------------5 
 
 
6- Procedimento de carga-------------------------------------------------------------------7 
 
 
7- Procedimento de descarga--------------------------------------------------------------11 
 
 
8- Conclusão --------------------------------------------------------------------------------14 
 
 
9- Referências -------------------------------------------------------------------------------14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1- Resumo: 
 Capacitor é um dispositivo capaz de acumular cargas elétricas quando uma diferença 
de potencial é estabelecida entre seus terminais. A capacitância dos capacitores, por sua 
vez, é a medida de quanta carga o dispositivo é capaz de acumular para uma 
determinada diferença de potencial. Geralmente, são produzidos de forma simples, 
formados por duas placas condutoras paralelas, chamadas de armaduras, que podem ou 
não ser preenchidas com um meio altamente dielétrico (isolante). Capacitores são 
dispositivos utilizados para o armazenamento de cargas elétricas. 
Existem capacitores de diversos formatos e capacitância. 
 Esses dispositivos podem ser usados em circuitos alimentados por correntes elétricas 
alternadas (CA), quando se deseja a formação de uma corrente elétrica contínua, como 
nos casos de eletrodomésticos, como geladeiras, liquidificadores, máquinas de lavar, 
entre outros. Uma corrente elétrica, no entanto, não fluirá pelo circuito enquanto os 
capacitores não se encontrarem completamente carregados. Isso pode reduzir o 
desgaste produzido pelas grandes variações de corrente elétrica geradas no momento em 
que um dispositivo eletrônico é ligado ou desligado. 
2- Objetivos: 
 
 Informações para a preparação do relatório. O presente relatório, tem os seguintes 
objetivos: verificar em forma experimental a carga e descarga de um capacitor, 
determinar a constante capacitiva e capacitância a partir de dados experimentais, 
construir gráficos experimentais da tensão em função do tempo. Após uma série de 
procedimentos foram notados diferentes resultados no qual vão ser trazidos no decorrer 
do texto. 
3- Introdução: 
 O capacitor é um componente essencial para a grande maioria dos circuitos, e é um 
componente que deve ser conhecido por todos os iniciantes da área da eletrônica. São 
componentes muito utilizados para o desenvolvimento de circuitos eletrônicos com 
diversas funcionalidades, variando principalmente o seu tipo, a sua capacidade de carga 
e a sua disposição no circuito independentemente de ser um circuito simples ou um 
circuito mais complexo, a grande maioria dos circuitos possui um capacitor em seu 
esquema. É um componente elétrico passivo capaz de armazenar energia elétrica em um 
campo elétrico. O capacitor é definido pela sua capacitância, em Farads, medida entre 
seus terminais condutores, esses terminais são constituídos de dois materiais 
condutores, normalmente metálicos, que são separados por um material dielétrico, 
sendo, entre outros, semicondutores, papel, vidro e ar. 
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-carga-eletrica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-dieletrico.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/corrente-alternada.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/corrente-alternada.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric
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4- Metodologia: 
 Nesta seção serão explicadas as metodologias adotadas para a realização do 
experimento, que consistiu na carga e descarga de um circuito. 
 • Carregamento do capacitor: 
Para este experimento foram utilizados uma fonte de tensão, multímetro, cronometro, 
cabos, três resistores, três capacitores e pregos. A figura a seguir apresenta uma 
esquematização do circuito montado em laboratório, onde, em uma placa, foi montado 
um circuito com três capacitores em paralelo e três resistores em série. 
 
Primeiramente, antes de conectar a fonte de tensão ao circuito, verificou-se o valor de 
tensão inicial de 15V e se o dial de corrente da fonte estava na posição mínima, e, então, 
desligou-se a fonte. Em seguida, conectou-se o voltímetro na função VDC aos terminais 
do capacitor e os outros fios, ainda com a fonte desligada e sempre tomando cuidado 
com a polaridade da fonte. Com tudo pronto, ligou-se a fonte e o cronometro e foram 
realizadas medições da tensão no capacitor durante o seu carregamento com intervalos 
de 10s. 
Para realizar a descarga do capacitor de forma segura, sem danificar o equipamento, 
interrompeu-se a aplicação de tensão ao capacitor sem desligar a fonte. Com os 
capacitores descarregados, o voltímetro foi conectado aos terminais do resistor e foram 
medidos os valores de tensão no resistor durante o carregamento do capacitor. 
 
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 • Descarga do capacitor: 
 Com o capacitor previamente carregado com uma tensão de 15V, o voltímetro foi 
conectado nos terminais do capacitor e, então, moveu-se a chave S para a posição 2 a 
fim de iniciar o descarregamento do capacitor. Da mesma forma feita para o 
carregamento, foram realizadas medições dos valores de tensão do capacitor e do 
resistor durante a descarga do mesmo. 
 
5- Material necessário: 
 
1- Três capacitores eletrolíticos de aproximadamente 2200 e 25 V 
 
 
 
2- Quatro resistores de 1000 para limitar a corrente 
 
 
3- Uma fonte de tensão variável 
 
 
 
4- Um pedaço de metal ou prego, fios 
 
 
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5- Um multímetro ou voltímetro 
 
 
6- Um cronômetro 
 
 
7- Jacarés. 
 
 
Recomenda-se usar três capacitores e três resistores para formar o capacitor e resistor 
equivalente. 
Cuidado com os equipamentos: 
Nunca ultrapasse a tensão máxima indicada no corpo do capacitor, pois pode danificá-lo 
de maneira irreversível. 
Mais uma vez lembramos que o multímetro é um instrumento de grande sensibilidade. 
Logo, todo cuidado é pouco durante o seu manuseio. Certifique-se de que a seleção da 
escala esteja correta, isto é: medida de tensão contínua e escala maior ao da fonte. 
 
 
 
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6- Procedimentos de carga (Chave S na Fig. 1b na posição 1, caso não tenha a 
chave S use um cabo com jacarés): 
6.1 Monte o circuito RC de modo a obter uma Ceq e Req. Estes valores correspondem a 
os valores de R e C na figura 1 e equações citadas acima (Conecte os capacitores em 
paralelo e os resistores em série); 
6.2 Antes de conectar a fonte de tensão ao circuito, verifique o valor de tensão inicial 
que irá aplicar (primeiro 15 V). Verifique também que o dial de corrente da fonte esteja 
na posição mínima. Depois desligue a fonte de tensão e continue com as conexões. 
Lembre-se que o valor da tensão aplicada não deve passar a tensão do capacitor 
indicado no corpo; 
6.3 Conecte o voltímetro na função VDC aos terminais do capacitor e osoutros fios 
com a fonte desligada. Tenha cuidado com a polaridade da fonte com a dos capacitores 
e voltímetro no circuito montado; 
6.4 Verifique o valor da tensão inicial que irá aplicar, 15 volts, e escolha a escala mais 
conveniente no voltímetro (> 20V); 
6.5 Ligue a fonte, ative o cronômetro simultaneamente e faça 10 ou mais medições da 
tensão no capacitor, em intervalos de tempo de 10 segundos. Use a Tabela (1) para fazer 
suas anotações, onde t = tempo, Vc(t) = tensão no capacitor equivalente Ceq. Na coluna 
4 calcule o valor experimental da carga Q(t) = CV(t). Se achar necessário descarregue o 
capacitor e repita as medidas; 
6.6 Para descarregar o capacitor deixe de aplicar tensão ao capacitor sem desligar a 
fonte (caso contrário o capacitor descarregará sobre a resistência interna da fonte e pode 
danifica-la). 
6.7 Por tanto, uma forma de descarregar o capacitor é através do resistor colocando a 
chave S na posição 2 (veja Fig.1b). 
6.8 Outra forma rápida de descarregar do capacitor é conectar seus terminais juntos 
entre si (pode sair uma faísca); 
6.9 Conecte o voltímetro nos terminais da resistência R e por segunda vez, repita o 
carregamento do capacitor usando a tensão de 15V e um intervalo de 10 segundos. 
Anote os valores da tensão Vr(t) e preencha a tabela 2. 
6.10 Em papel milimetrado ou qualquer programa gráfico, faça um gráfico de Vc x t da 
tabela 1, explique fisicamente; 
6.11 Grafique VR x t da tabela 2 e explique fisicamente. 
6.12 Aplique a propriedade dos logaritmos à Eq. (1) e determine a constante de tempo 
capacitiva em forma experimental. Compare com a constante de tempo capacitiva 
obtida em forma teórica. (OBS: seu gráfico deve ser uma reta que passa pela origem); 
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6.13 Deste experimento determine a capacitância Ceq e compare com o valor teórico. 
Carregamento do capacitor: 
 
Tabela 1: Carga do Capacitor 
Carga de Capacitor, Tensão = 15V 
Medida t(s) Vc(t) Q(t) 
1 0 0 0 
2 10 0,779 0,005141 
3 20 1,453 0,00959 
4 30 2,086 0,013768 
5 40 2,698 0,017807 
6 50 3,239 0,021377 
7 60 3,765 0,024849 
8 70 4,29 0,028314 
9 80 4,7 0,03102 
10 90 5,18 0,034188 
11 100 5,53 0,036498 
12 110 5,9 0,03894 
13 120 6,25 0,04125 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Gráfico 1: Tensão X Tempo de Carga do Capacitor 
 
Carga do Resistor: 
 
Tabela 2: Carga do Resistor 
Carga do Resistor, tensão = 15V 
Medida t(s) Vr(t) 
1 0 14,89 
2 10 14,36 
3 20 13,68 
4 30 13,09 
5 40 12,48 
6 50 11,88 
7 60 11,38 
8 70 10,88 
9 80 10,32 
10 90 9,87 
11 100 9,43 
12 110 9,02 
13 120 8,63 
0
1
2
3
4
5
6
7
0 20 40 60 80 100 120 140
Te
n
sã
o
 (V
)
Tempo(S) 
Carga do Capacitor
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Gráfico 2: Tensão X Tempo da carga do Resistor 
 
Foi utilizada a dedução a seguir para achar a constante de tempo capacitiva de carga 
 
Analisando a formula podemos obter os valores da constante de tempo capacitiva 
experimental e da capacitiva equivalente experimental: 
 
Onde sabemos que a capacitância equivalente teórica é 6600𝜇𝐹 e a constante de tempo 
capacitiva teórica é 198s, como iremos mostrar: 
𝜏 = 𝑅𝐶 = (3)(10 × 103)(3)(2200 × 10−6) = 198𝑠 
𝐶 = (3)(2200 × 10−6) = 𝟔𝟔𝟎𝟎𝝁𝑭 
 
 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 20 40 60 80 100 120 140
Te
n
sã
o
 (V
)
Tempo (S)
Carga no Resistor
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Tabela 3: Constante de tempo capacitiva e Capacitância equivalente experimental 
t [s] 𝝉 𝑪𝒆𝒒(𝝁𝑭) 
10 187,51 6250,34 
20 196,29 6543 
30 200,35 6678,32 
40 201,73 6724,21 
50 205,54 6851,35 
60 207,6 6920,03 
70 207,79 6926,46 
80 212,82 7093,97 
90 212,45 7081,67 
100 217,43 7247,62 
110 220,09 7336,62 
120 222,63 7421,2 
 
7. Procedimentos de descarga (Chave S na Fig. 1b na posição 2, caso não tenha a 
chave S use um cabo com jacarés): 
7.1 Com o capacitor previamente carregado com a tensão de 15V e voltímetro 
conectado nos terminais do capacitor. Mova a chave S para a posição 2, acionando 
simultaneamente o cronômetro. Anote os valores da tensão VC, na tabela 3, usando o 
mesmo intervalo de tempo da parte anterior; 
7.2 Conecte o voltímetro no resistor e repita o procedimento do item 7.1, anotando VR 
na tabela 4; 
7.3 Como na seção anterior grafique VC x t e VR x t usando os resultados das tabelas 3 
e 4. Se possível coloque os dois gráficos juntos e explique (semelhante ao item 4); 
7.4 Aplique a propriedade dos logaritmos à Eq. (3) e faça um gráfico da tabela 4 e 
determine a constante de tempo capacitiva RC obtida em forma teórica. (OBS: seu 
gráfico deve ser uma reta que passa pela origem); 
7.5 Deste experimento determine mais uma vez a capacitância Ceq e compare com o 
valor teórico. 
 
 
 
 
 
 
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Descarga de Capacitor: 
 Tabela 4: Descarga de Capacitor 
Descarga de capacitor, tensão = 15V 
Medida t (s) Vc(t) Q(t) 
1 0 10,79 0,071214 
2 10 10,22 0,067452 
3 20 9,79 0,064614 
4 30 9,28 0,061248 
5 40 8,84 0,058344 
6 50 8,45 0,05577 
7 60 8,05 0,05313 
8 70 7,69 0,050754 
9 80 7,33 0,048378 
10 90 7,02 0,046332 
11 100 6,71 0,044286 
12 110 6,4 0,04224 
13 120 6,12 0,040392 
 
 
Gráfico 3: Tensão X Tempo da Descarga do Capacitor 
 
 
 
 
 
0
2
4
6
8
10
12
0 20 40 60 80 100 120 140
Te
n
sã
o
 (V
)
Tempo (S)
Descarga do Capacitor
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Tabela 5: Descarga do Resistor 
Descarga do resistor, tensão = 15V 
Medida t (s) Vr(t) 
1 0 8,79 
2 10 8,49 
3 20 8,04 
4 30 7,66 
5 40 7,28 
6 50 6,96 
7 60 6,64 
8 70 6,33 
9 80 6,09 
10 90 5,76 
11 100 5,5 
12 110 5,29 
13 120 5,01 
 
Gráfico 4: Tensão X Tempo de Descarga do Resistor 
 
Foi utilizada a dedução a seguir para achar a constante de tempo capacitiva de descarga. 
 
0
2
4
6
8
10
0 20 40 60 80 100 120 140
Te
n
sã
o
 (V
)
Tempo (S)
Descarga no Resistor
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Tabela 6: Constante de tempo capacitiva e Capacitância equivalente experimental 
 
t (s) 𝝉 𝑪𝒆𝒒(𝝁𝑭) 
10 26,06 868,6667 
20 46,87 1562,333 
30 62,47 2082,333 
40 75,65 2521,667 
50 87,12 2904 
60 96,4 3213,333 
70 104,77 3492,333 
80 111,72 3724 
90 118,53 3951 
100 124,31 4143,667 
110 129,14 4304,667 
120 133,85 4461,667 
 
 
8- Conclusão: 
De acordo com os testes realizados é possível perceber a diferença apresentada na 
prática com a estudada na teoria e encima disto fazer os ajustes, se possíveis, referentes 
a variáveis e ou manuseio de equipamentos. No presente trabalho entende-se que a 
carga do capacitor é devida à tensão na fonte, e a descarga do mesmo é devida uma 
diferença de potencial e ocorre sobre as resistências existentes no circuito. Através dos 
estudos e de análises gráficas e algébricas calculamos o valor da capacitância do 
capacitor em questão, bem como demonstrando o erro na sua medição. Analisando o 
exposto, conclui-se que a constante de tempo 𝜏 = 𝑅𝐶 mostra que a carga/descarga é 
mais lenta com uma grande resistência ou capacitância. Isto faz sentido, pois uma 
grande resistência retarda o fluxo da corrente, ou seja, atrasa a carga/descarga, e uma 
grande capacitância armazena uma carga maior, necessitando de um tempo maior para 
carregar totalmente. 
 
9- Referências: 
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-capacitor.htm 
https://www.robocore.net/tutoriais/introducao-ao-capacitor 
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física. 9 ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2012. v. 3. 
https://wp.ufpel.edu.br/mllsilva/files/2018/11/Aula_7_Capacitores.pdf 
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-capacitor.htm
https://www.robocore.net/tutoriais/introducao-ao-capacitor
Bruna.docx
Bruna.docx
https://wp.ufpel.edu.br/mllsilva/files/2018/11/Aula_7_Capacitores.pdf
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http://www.eletrica.ufpr.br/armando/index_arquivos/FIsica%203%20Eletromagnetismo
%20Halliday.pdf 
https://www.baudaeletronica.com.br/componentes-
eletronicos?gclid=Cj0KCQjw6s2IBhCnARIsAP8RfAgg2jX5Hn0M9aDT5ubfqLP6ZFSyBYNsTbZujbqLzISmcKsA5F9hpfsaAoH4EALw_wcB 
 
 
http://www.eletrica.ufpr.br/armando/index_arquivos/FIsica%203%20Eletromagnetismo%20Halliday.pdf
http://www.eletrica.ufpr.br/armando/index_arquivos/FIsica%203%20Eletromagnetismo%20Halliday.pdf