Buscar

FISD40 - Fisica III - Relatório do Bloco 02 - Materiais Condutores Eletrizados


Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 3, do total de 14 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 6, do total de 14 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 9, do total de 14 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Prévia do material em texto

Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
RELATÓRIO DO BLOCO II
Materiais Condutores Eletrizados
1. OBJETIVOS
O objetivo deste relatório é indicar os resultados do estudo de condutores carregados
através dos experimentos de mapeamento de linhas equipotenciais e carga e descarga de
capacitores. Nos experimentos realizados em laboratório, e com a base teórica e princípios
abordados, buscamos entender o comportamento do Campo Elétrico, o efeito da existência de
distribuições de cargas livres nos materiais, apresentando observações e interpretações da Lei de
Kirchoff.
2. INTRODUÇÃO
Para entender o Experimento 01, é preciso entender o que é um campo elétrico. Essa
manifestação de energia pode ser descrita como uma perturbação no espaço decorrente da adição
de uma carga elétrica ao mesmo. Ao se adicionarem mais cargas neste mesmo espaço, estas sofrerão
a ação de forças de atração ou de repulsão. Em ambos os casos mencionados, a visualização destes
efeitos é possibilitada através do uso de linhas de força, que são curvas tangentes em cada ponto à
direção do campo elétrico neste mesmo ponto.
Já o conceito de Potencial Elétrico é decorrente do conceito de trabalho, ou seja, indica uma
força necessária para realizar um trabalho, neste caso o trabalho necessário para trazer uma carga de
prova qualquer até uma distância d da carga Q, dividido pela carga q₀.
Fórmula 01 - Potencial Elétrico
𝑉 = 𝑊
𝑞₀
Legenda:
C→ Capacitância, medida em Farad [F].
Q→ Carga Elétrica, medida em Coulomb [C].
V→ Potencial Elétrico, medido em Volts [V].
Já o potencial elétrico absoluto, conforme visto a seguir, indica o potencial de um ponto até
uma certa distância de uma distribuição de carga.
Fórmula 02 - Potencial Elétrico Absoluto
𝑉 = 1
4πε₀ × 𝑄
𝑑
Legenda:
V→ Potencial Elétrico, medido em Volts [V].
ε₀→ Constante da Permissividade Elétrica no Vácuo, medido em
Coulomb ao quadrado por Newton vezes metro ao quadrado [C²/Nm²].
Q→ Carga Elétrica, medida em Coulomb [C].
d→ Distância, medida em Metro [m]
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Uma superfície equipotencial é descrita como superfície escolhida de modo que todos os
pontos tenham o mesmo potencial. Uma linha equipotencial é apenas uma linha desta mesma
superfície, que segue a geometria da distribuição e são sempre perpendiculares à linha de força.
Figuras 01 e 02 - Representação gráfica de superfície equipotencial à esquerda e de linhas
equipotenciais geradas por uma carga puntiforme à direita.
Fonte: SILVA, Marcus. Notas de Aula: Materiais Condutores Carregados. Salvador, 2023.
Sobre o segundo experimento, é preciso introduzir o conceito de capacitores, que são
sistemas formados por duas placas paralelas de material condutor, separadas por uma distância
pequena. A Capacitância, capacidade de armazenamento de energia, deste dispositivo é medida por:
Fórmula 03 - Capacitância de um Capacitor
𝐶 = 𝑄
𝑉
Legenda:
C→ Capacitância, medida em Farad [F].
Q→ Carga Elétrica, medida em Coulomb [C].
V→ Potencial Elétrico, medido em Volts [V].
Ao conectar-se um circuito elétrico com um capacitor em uma fonte, a tensão demora um
certo tempo para assumir o seu valor máximo, diferentemente de quando se conecta o mesmo
circuito apenas com uma resistência.
Por fim, para compreensão do Experimento 02, é preciso introduzir a lei das Malhas de
Kirchoff, uma relação simples desenvolvida para descrever o potencial elétrico num dado sistema
fechado. Ela indica que quando percorremos uma malha em um dado sentido, a soma algébrica das
diferenças de potencial (ddp ou tensão) é igual a zero.
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Fórmula 04 - 2ª Lei de Kirchhoff: Lei das Malhas
¹
𝑛
∑ 𝑉𝑛 = 0
Legenda:
Vn→ Potencial elétrico, medido em Volts [V].
n→ Quantidade de elementos no circuito.
Quando um circuito é formado apenas por capacitores e resistências, ele pode ser chamado
de circuito RC (Resistor - Capacitor). A principal característica deste tipo de circuito é a corrente
elétrica em um único sentido, com corrente contínua. Uma curiosidade interessante é que essas
características possibilitam sua atuação como filtro passivo, uma espécie de selecionador de
frequência que impede ou permite a passagem de determinadas frequências.
Se observarmos um circuito RC com uma fonte, uma resistência e um capacitor conectados
em série enquanto o capacitor é carregado, e aplicarmos a lei das malhas de Kirchhoff, temos o
seguinte resultado:
Fórmula 05 - Aplicação da 2ª Lei de Kirchhoff no Carregamento de um Capacitor
𝑉ₒ − 𝑉ʀ − 𝑉ᴄ = 0
Legenda:
V → Potencial elétrico da fonte, medido em Volts [V].
V → Potencial elétrico do resistor, medido em Volts [V].
V → Potencial elétrico do capacitor, medido em Volts [V].
O que nos permite, através do desenvolvimento desta equação e aplicando-se operadores
diferenciais, calcular o potencial elétrico do carregamento ao longo do tempo. De forma similar,
podemos utilizar o mesmo processo para descrever o descarregamento de um capacitor ao
considerarmos um sistema apenas com a resistência e o capacitor da seguinte forma:
Fórmula 06 - Aplicação da 2ª Lei de Kirchhoff no Descarregamento de um Capacitor
 𝑉ʀ + 𝑉ᴄ = 0
Legenda:
V → Potencial elétrico do resistor, medido em Volts [V].
V → Potencial elétrico do capacitor, medido em Volts [V].
E novamente aplicar operadores diferenciais para descrever o descarregamento do
componente, lembrando que a carga até 63% do valor da tensão e descarga até 33% é dada por τ:
Fórmula 07 - Tempo até 63% de Carga gou 37% de Descarga de um Capacitor
 τ = 𝑅 × 𝐶 
Legenda:
R→ Resistência, medido em Ohm [Ω].
C→ Capacitância, medido em Farad [F].
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
3.1. Materiais Utilizados
→ Experimento 01
● 1 cuba de madeira e vidro com papel milimetrado na superfície inferior,
● 1 fonte de tensão,
● 2 eletrodos (1 barra e 1 disco),
● líquido condutor (solução de sulfato de cobre, CuSO₄),
● 1 multímetro,
● 1 folha de papel milimetrado,
● 1 sonda móvel,
● 3 cabos banana-jacaré.
→ Experimento 02
● 1 placa Arduino Mega,
● 1 fonte de alimentação para placa Arduino,
● 1 protoboard de 400 pontos,
● 1 display LCD 16X2,
● 10 cabos de ligação (4 macho-fêmea e 6 macho-macho)
● 1 resistor de 10 kΩ
● 2 capacitores (de 1000 µF e 2200 µF)
● 1 multímetro.
3.2. Medidas Realizadas:
→ Experimento 01
Para mapear as linhas equipotenciais, foi escolhida uma configuração de eletrodos que utiliza
uma barra e um disco, marcados os contornos dos eletrodos num papel milimetrado e em seguida
mergulhados os equipamentos metálicos na cuba, que já continha o líquido condutor. Em seguida,
após nivelar a cuba, um dos eletrodos foi ligado ao terminal positivo da fonte de tensão e o outro ao
terminal negativo, sendo a tensão da fonte ajustada para 5V.
Conectou-se um multímetro digital de fundo de escala de 20V, à sonda móvel e ao eletrodo
em formato de barra, que estava conectado ao terminal negativo da fonte. Durante todo o
experimento foi mantida essa configuração a fim de permanecer estabelecida a diferença de
potencial entre o eletrodo circular e a barra, e foi utilizada a sonda móvel para identificar faixas
específicas de tensão, variando a cada 0,5V, e identificando pelo menos 10 pontos em cada uma.
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Figuras 03 e 04 - Representação Esquemáticado circuito para medição à esquerda, configuração e
formato dos eletrodos utilizados vistos de cima à direita.
Fonte: Elaborado pelos autores (2023)
A partir das medidas obtidas, foram registradas aproximações das linhas equipotenciais
obtidas e deduzidas as linhas de campo elétrico, conforme exemplo representado na Figura 03
abaixo, utilizando a mesma folha de papel milimetrado, anexa ao fim deste relatório.
Figura 05 - Representação gráfica de exemplo de linhas equipotenciais medidas em experimento similar.
Fonte: Elaborado pelos autores através do site Falstad | Electrostatics Simulator, Disponível em:
http://www.falstad.com/emstatic/index.html. Acesso em 31/11/2023.
Vale ressaltar que a etapa de nivelamento da cuba é muito importante e deve ser realizada
com o máximo de precisão possível, pois uma inclinação e consequente concentração irregular da
solução utilizada pode causar variações na resistividade do líquido condutor, gerando erro nas
medições.
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
→ Experimento 02:
Na primeira parte deste experimento, montou-se na protoboard o circuito conforme a Figura
06, utilizando o arduino como fornecedor de potencial, tendo o display LCD mostrando as
informações de tensão sobre o capacitor e tempo de carregamento até 63% de carga ou
descarregamento até 37% da sua carga total, e utilizando o capacitor de 1000𝜇F.
Figura 06 - Montagem do circuito utilizando Arduino e LCD (display). Abaixo uma placa protoboard de 400
pontos para conexão entre os componentes eletrônicos e o Arduino.
Fonte: Depto. de Física do Estado Sólido. Experimento sobre constante de tempo em circuitos RC.
Salvador: 2022 p. 1, fig. 1.
Em seguida, ligou-se a chave indicada na Figura 06 na posição I, iniciando o carregamento do
capacitor. Após se aguardar o carregamento, se anotou os valores da tensão e tempo e iniciou-se o
descarregamento do capacitor movendo a chave do circuito para a posição O. Após o
descarregamento, foram anotados os valores do mesmo.
Este procedimento foi repetido três vezes com o mesmo capacitor e mais três vezes com o
capacitor de 2200𝜇F, totalizando seis medidas de carga e descarga completa, sempre se tomando o
cuidado de aguardar que a tensão do medidor estivesse muito próxima de zero antes do
carregamento e muito próxima de 5V para descarregar, com uma margem de aceitação de no
máximo 0,1V.
Por fim, foram tomados os valores médios e desvio padrão de cada conjunto de medidas
com o objetivo de analisar esses valores a seguir.
Na segunda parte deste experimento, repetiu-se a configuração da maioria dos
componentes, à exceção dos capacitores, que desta vez foram ligados simultaneamente e em
paralelo conforme indicado na Figura 07 a seguir.
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Figura 07 - Configuração dos Capacitores na segunda parte do experimento.
Fonte: Depto. de Física do Estado Sólido. Experimento sobre constante de tempo em circuitos RC.
Salvador: 2022 p. 2, fig. 3.
Foram medidos novamente os tempos de carga e descarga dos capacitores e tomados os
valores médios das medidas e desvio padrão.
Na terceira e última parte do experimento, foi novamente mantida a configuração da maioria
dos componentes, à exceção dos capacitores, que foram ligados simultaneamente e em série,
conforme a Figura 08.
Figura 08 - Configuração dos Capacitores na terceira parte do experimento.
Fonte: Depto. de Física do Estado Sólido. Experimento sobre constante de tempo em circuitos RC.
Salvador: 2022 p. 3, fig. 4.
4. RESULTADOS:
→ Experimento 01
Ao observar o gráfico a seguir, na figura 09, gerado pelas coletas de linhas equipotenciais no
experimento e compará-lo com esperado teoricamente, verificamos que as pequenas
distorções planares apresentadas estão dentro do esperado, já que é possível identificar
claramente as linhas de campo a partir do mesmo.
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Figura 09 - Desenho aproximado das linhas equipotenciais (roxo) e linhas de campo identificadas (verde).
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
→ Experimento 02
Podemos verificar, através das tabelas a seguir, a Capacitância Nominal (Cn), Equivalente
(Ceq) e Calculada (Ccalc) em cada uma das coletas efetuadas. É possível entender, através do teste Z,
que a maioria esmagadora das medidas foi coerente com o esperado, com poucas tendo o Fator Z
maior que 1 e menor que 3, que indica medida com certo grau de incerteza, mas não completamente
incoerente, ou seja, com erro aceitável dentro dos parâmetros fornecidos.
Figura 10 - Tabela indicando Capacitância para capacitor de 1000mF na primeira parte do experimento.
Coletas com 1000 mF
MEDIDAS Cn ± σ (mF) Ccalc ± σ (mF) Teste Z
1
CARGA 1000 50,0 982,6 49,1 0,25
DESCARGA 1000 50,0 917,8 45,9 1,21
2
CARGA 1000 50,0 966,5 48,3 0,48
DESCARGA 1000 50,0 936,0 46,8 0,93
3
CARGA 1000 50,0 1071,9 53,6 0,98
DESCARGA 1000 50,0 940,8 47,0 0,86
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
Figura 11 - Tabela indicando Capacitância para capacitor de 2000mF na primeira parte do experimento.
Coletas com 2000 mF
MEDIDAS Cn ± σ (mF) Ccalc ± σ (mF) Teste Z
1
CARGA 2200 110,0 2351,2 117,6 0,94
DESCARGA 2200 110,0 2680,3 134,0 2,77
2
CARGA 2200 110,0 2350,6 117,5 0,94
DESCARGA 2200 110,0 2682,8 134,1 2,78
3
CARGA 2200 110,0 2322,4 116,1 0,77
DESCARGA 2200 110,0 2704,9 135,2 2,90
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Figura 12 - Tabela indicando Capacitância Equivalente e Calculada para capacitores de 1000 mF e 2000mF
conectados em paralelo na segunda parte do experimento.
Coletas com Ambos Capacitores em Paralelo
MEDIDAS Ceq ± σ (mF) Ccalc ± σ (mF) Teste Z
1
CARGA 3200 160,0 3255,5 162,8 0,24
DESCARGA 3200 160,0 3019,2 151,0 0,82
2
CARGA 3200 160,0 3279,6 164,0 0,35
DESCARGA 3200 160,0 3030,9 151,5 0,77
3
CARGA 3200 160,0 3213,0 160,6 0,06
DESCARGA 3200 160,0 3027,9 151,4 0,78
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
Figura 13 - Tabela indicando Capacitância Equivalente e Calculada para capacitores de 1000 mF e 2000mF
conectados em série na terceira parte do experimento.
Coletas com Ambos Capacitores em Série
MEDIDAS Ceq ± σ (mF) Ccalc ± σ (mF) Teste Z
1
CARGA 687,5 34,4 643,9 32,2 0,93
DESCARGA 687,5 34,4 745,9 37,3 1,15
2
CARGA 687,5 34,4 646,4 32,3 0,87
DESCARGA 687,5 34,4 745,9 37,3 1,15
3
CARGA 687,5 34,4 651,0 32,5 0,77
DESCARGA 687,5 34,4 734,6 36,7 0,94
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
5. DISCUSSÃO:
→ Experimento 01
Observando-se a teoria envolvida, é possível entender que ao mergulhar a sonda móvel na
solução, medimos o potencial naquele local em relação ao elemento mergulhado na mesma e que os
eletrodos são submetidos à mesma tensão da fonte, de 5V.
Ao traçar as linhas equipotenciais de diferentes valores neste experimento, verificamos que
apesar de acompanhar a geometria das linhas próximas a elas, elas não interceptam umas às outras,
o que é completamente coerente com a teoria envolvida, já que para que uma linha equipotencial
exista, ela precisa necessariamente ter - ao longo de todo o seu comprimento - a mesma tensão. Se
duas linhas equipotenciais se interceptam, pode-se concluir que os elementos em ambas as linhas
têm a mesma tensão e que elas necessariamente pertencem à mesma superfície equipotencial. Além
disso, superfícies equipotenciais são sempre perpendiculares às linhasde força, e isso está de acordo
com a definição do trabalho da força eletrostática – produto escalar da força pelo deslocamento.
Caso linhas equipotenciais diferentes se interceptassem, não seria possível observar essa
perpendicularidade.
Ao analisar os materiais utilizados, podemos verificar que a resistência que o sulfato de cobre
opõe ao ser atravessado por corrente elétrica, ou seja, sua resistividade, é bem maior do que a do
material que os eletrodos são feitos. Visto este fato, podemos considerar como equipotenciais os
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
eletrodos por causa de uma série de fatores: Ambos são condutores, característica essa que indica
que as suas cargas devem estar distribuídas na superfície, além de o potencial em seu interior não
variar muito de um ponto a outro devido à baixa resistividade, o que nos leva à conclusão de que o
movimento de cargas em seu interior é baixo. Pela condição de equilíbrio eletrostático, verificamos
então que o potencial deve ser o mesmo em ambos eletrodos inseridos no mesmo meio feitos do
mesmo material.
Retomando uma caução observada anteriormente, vale desenvolver que caso o fundo da
cuba não fosse horizontal, o resultado do experimento seria completamente diferente, já que os
locais onde houvesse maior concentração de sulfato de cobre, e portanto maior profundidade,
teriam maior resistividade, o que criaria um afastamento das linhas equipotenciais nesses locais,
enquanto onde houvesse menos solução, ocorreria o contrário. A depender da inclinação associada a
essa divergência, o resultado seria alterado a ponto de não podermos sequer medir as mesmas
linhas equipotenciais que foram selecionadas no presente experimento.
→ Experimento 02
Partindo-se do tempo de carga ou descarga, é possível verificar que mesmo com certa
discrepância no tempo de carregamento e descarregamento, essa diferença pode ser atribuída à
condição de manutenção dos materiais ou a erros humanos no momento da coleta dos mesmos, já
que os valores são suficientemente próximos e ao comparar com a teoria, observando a lei das
malhas de Kirchhoff, podemos concluir que os tempos de carga e descarga de um mesmo capacitor
são iguais. Vale lembrar que nos casos em que o Desvio Padrão dos tempos é menor que 0,5s,
adota-se o mesmo como incerteza da medida.
Figuras 14 e 15 - Tabela com o tempo até τ e tempo total para capacitores de 1000 mF seguida de Tabela
com Média dos tempos e Desvio Padrão dos Tempos Totais.
Capacitor de
1000 mF
Tempo até τ Tempo Total
COLETA 01
CARGA 9,8 39,02
DESCARGA 9,5 37,96
Capacitância
Nominal COLETA 02
CARGA 9,8 39,01
1000 DESCARGA 9,7 38,72
Tensão da Fonte
COLETA 03
CARGA 9,7 38,54
5 DESCARGA 9,7 38,72
Tempo Médio
CARGA DESCARGA
9,8 9,6 Até τ
38,86 38,47 Completa
0,274 0,439 Desvio Padrão
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Após medir o tempo de carga e descarga em capacitores diferentes, chegamos à conclusão
de que o esse período se relaciona diretamente com a capacidade de carga dos capacitores, já que o
capacitor com 1000 μF teve um tempo bem menor, tanto na carga quanto na descarga, mantendo-se
todos outras variáveis do experimento iguais. Intuitivamente, podemos inferir que quanto maior a
capacidade de carga do elemento capacitante, mais tempo ele levará para ser carregado, o que
também coincide com a teoria estudada, podendo ser verificado simplesmente com a Fórmula 07
apresentada.
Figuras 16 e 17 - Tabela com o tempo até τ e tempo total para capacitores de 2000 mF seguida de Tabela
com Média dos tempos e Desvio Padrão dos Tempos Totais.
Capacitor de
2000 mF
Tempo até τ Tempo Total
COLETA 01
CARGA 23,3 93,35
DESCARGA 22,6 90,54
Capacitância
Nominal COLETA 02
CARGA 23,6 94,13
2200 DESCARGA 22,8 91,31
Tensão da Fonte
COLETA 03
CARGA 22,9 91,61
5 DESCARGA 22,6 90,54
Tempo Médio
CARGA DESCARGA
23,3 22,7 Até τ
93,030 90,80 Completa
1,290 0,445 Desvio Padrão
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
Ao medir o tempo de carga e descarga em capacitores em paralelo, como visto na Figura 12,
verificamos que o seu valor é significativamente maior do que nas coletas anteriores, nas quais cada
elemento estava sendo testado individualmente. Esse aumento se deve à relação entre o tempo de
carga e descarga com a capacitância equivalente do sistema. Isso é, novamente, coerente com a
teoria estudada, já que a lei de Kirchhoff descreve que as capacitâncias seriam somadas na situação
em questão, já que tem a mesma diferença de potencial, causando a menor celeridade na obtenção
da carga total pelo sistema.
Fórmula 08 - Relação entre Capacitâncias de Capacitores em Paralelo num circuito RC
𝐶𝑒𝑞 = 𝐶₁ + 𝐶₂ + ... + 𝐶𝑛 
Legenda:
Ceq→ Capacitância Equivalente, medida em Farad [F].
Cn→ Capacitância do Enésimo Capacitor, medida em Farad [F].
n→ Número real identificando o capacitor.
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Figuras 18 e 19 - Tabela com o tempo até τ e tempo total para capacitores em Paralelo seguida de Tabela
com Média dos tempos e Desvio Padrão dos Tempos Totais.
Capacitores em
Paralelo
Tempo até τ Tempo Total
COLETA 01
CARGA 32,8 126,58
DESCARGA 32,4 125,4
Capacitância
Nominal COLETA 02
CARGA 33,1 128,1
3200 DESCARGA 32,4 128,76
Tensão da Fonte
COLETA 03
CARGA 32,5 126,07
5 DESCARGA 32,4 125,03
Tempo Médio
CARGA DESCARGA
32,8 32,4 Até τ
126,917 126,40 Completa
1,056 2,055 Desvio Padrão
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
Na última parte do experimento, ao medir o tempo de carga e descarga em capacitores em
série, chegamos à conclusão de que o carregamento dos mesmos está relacionado indiretamente
com a sua Capacitância equivalente. Isso é coerente com a teoria estudada, onde vemos que ao
associar capacitores em paralelo, a capacitância equivalente é maior do que ao associar os mesmos
elementos em série, já que somamos as capacitâncias no primeiro, e no segundo seria calculada a
equivalente pelo produto e soma, o que justifica a discrepância vista experimentalmente, onde o
tempo é significativamente menor nesta última parte.
Fórmula 09 - Relação entre Capacitâncias de Capacitores em Série num circuito RC
1
𝐶𝑒𝑞 = 1
𝐶₁ + 1
𝐶₂ + ... + 1
𝐶𝑛 
Legenda:
Ceq→ Capacitância Equivalente, medida em Farad [F].
Cn→ Capacitância do Enésimo Capacitor, medida em Farad [F].
n→ Número real identificando o capacitor.
Figura 20 - Tabela com o tempo até τ e tempo total para capacitores em Série
Capacitores em
Série
Tempo até τ Tempo Total
COLETA 01
CARGA 7,2 28,84
DESCARGA 6,7 27
Capacitância
Nominal COLETA 02
CARGA 6,9 27,4
687,50 DESCARGA 6,7 27
Tensão da Fonte
COLETA 03
CARGA 6,9 27,4
5 DESCARGA 6,6 26,53
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Figura 21 - Tabela com Média dos tempos e Desvio Padrão dos Tempos Totais para capacitores em Série
Tempo Médio
CARGA DESCARGA
7,0 6,7 Até τ
27,880 26,84 Completa
0,831 0,271 Desvio Padrão
Fonte: Elaborado pelos autores a partir de dados experimentais (2023)
6. CONCLUSÃO:
A partir do primeiro experimento, e através das análises desenvolvidas neste relatório, foi
possível verificar a existência e mapear de forma empírica as Linhas Equipotenciais e sua distribuição
numa superfície plana. A partir dos pontos de mesmo potencial, identificou-se e confirmou-se as
características descritas pela literaturaenvolvida.
É óbvia a importância do ajuste correto dos equipamentos em todo experimento físico, mas
neste em particular o nivelamento da cuba e homogeneidade do líquido condutor se tornam
protagonistas na obtenção de resultados coerentes e geometria correta das linhas identificadas.
Já a partir do segundo, pudemos adquirir uma compreensão prática acerca do que são os
circuitos RC, bem como a importância dos capacitores. O experimento possibilitou a análise das
características da carga e descarga de um capacitor, e como ele interage com a resistência em
diferentes configurações, permitindo compreender os efeitos de cada um dos elementos da Lei de
Kirchhoff ao alterar uma variável de cada vez e observar os resultados. Vale reafirmar, no entanto,
que o desvio no valor do tempo total de carga e descarga em todas as medidas pode ser atribuído a
erros humanos ou de calibragem dos aparelhos durante o experimento.
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
FISD40 – Física Geral Experimental III
Discentes: aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
7. ANEXO:
Figura 22 - Coleta de pontos equipotenciais para definição das linhas equipotenciais (em roxo) e
aproximação de linhas de campo (em verde) realizadas em papel milimetrado.

Mais conteúdos dessa disciplina