ANÁLISE DO TEMPO DE CARGA DO CAPACITOR EM SÉRIE COM UM RESISTOR

ANÁLISE DO TEMPO DE CARGA DO CAPACITOR EM SÉRIE COM UM RESISTOR

ANALYSIS OF THE TIME CHARGING CAPACITOR IN SERIES WITH A RESISTOR

Kleiner Santos Smith^[1], 2.

RESUMO

        Este experimento visa a análise experimental do circuito RC, que tem a finalidade de mostrar como funciona o processo de carregamento e descarregamento deste circuito. O circuito RC, e composto de um resistor que é representado pela letra grega Ômega (Ω), e o capacitor que é representado pelo Faraday (F). No experimento o capacitor é ligado em série com um resistor e alimentado com uma fonte de tensão continua. E a partir da observação sobre o tempo de descarregamento, podemos determinar a constante de tempo t, para entendermos como funciona o processo de descarregamento do dispositivo. Objetivo:Analisar a tensão com o tempo de carga do capacitor em série com o resistor. Procedimentos metodológicos: Carregamento do capacitor e testes práticos em laboratório.Resultados:Com as análises experimentais foi possível obter o tempo de dcarga do capacitor, que a cada descarga de 0,5v o intervalo de tempo aumentava. Conclusão: No processo do experimento, determinamos que o capacitor tem um gráfico exponencialmente de carga. Que no inicio a tensão do capacitor sai mais facilmente, e quando mais o tempo se passa, a tensão demora mais para que saia do capacitor.

Descritores: Circuito RC, tensão, tempo.

ABSTRACT

        

        This experiment aims to experimental analysis of the RC circuit, which has the purpose of showing how does the process of loading and unloading of this circuit. The RC circuit, and comprised of a resistor which is represented by the Greek letter Omega (Ω), and the capacitor that is represented by the Faraday (F). In the experiment the capacitor is connected in series with a resistor and powered with a voltage source continues. And from observation on the charging time, we can determine the time constant t, to understand how does the download process of the device. Objective: to Analyze the tension with the discharge time of capacitor in series with the resistor. Methodological procedures: unloading of the capacitor and practical tests in lab Results: With the experimental analysis has been possible to obtain the capacitor discharge time, that every 0 .5V charge time range increased. Conclusion: in the process of the experiment, we determined that the capacitor has a chart charge exponentially. That in the beginning the capacitor voltage comes out more easily, and when more time passes, the tension takes longer for you to get out of the capacitor.

Key words: RC Circuit, voltage, time.

1 INTRODUÇÃO        

        O circuito RC é um circuito elétrico fechado contendo apenas uma resistência, um capacitor e uma força eletromotriz, esses componentes ligado a seus terminais, é uma chave que pode permitir ou não a passagem de corrente nesse circuito.¹

        A função do capacitor é armazenar energia elétrica por um período determinado, ate que seja interrompida ou a fonte desligada. ²

        A função do resistor é controlar o tempo de carga do capacitor, o tempo de carga depende diretamente do produto ²[pic 1]

[pic 2]

Figura 1: Esquema de carga e descarga de um capacitor

S – Chave

C – Capacitor

R – Resistência

E – fem – força eletromotriz

        No momento em que o circuito é completado as cargas começam a se mover. Essa corrente acumula uma carque “q” cada vez maior nas placas do capacitor e estabelece uma diferença de potencial Vc =  entre as placas do capacitor.         Quando a diferença de potencial é igual à diferença de potencia entre os terminais da força de eletromotriz , a corrente deixa de circular. A carga de equilíbrio ou carga final () do capacitor é igual a .²[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Processo de Carregamento:        

        Considerando inicialmente que o capacitor está descarregado, ligando a chave S para o ponto a.

Aplicando a Lei das Malhas de Kirchoff:

[pic 7]

[pic 8]

Sabendo que:
[pic 9]

Obteremos:

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

Integrando os dois lados, obtemos:

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

Logo obteremos a equação do carregamento:

[pic 20]

Quanto t=0, obteremos:

[pic 21]

Processo de Carregamento:

        Considerando que o capacitor já está totalmente descarregado, com o potencial (V) igual a força eletromotriz da fonte . Em um novo instante t=0, a chave S e deslocada para a posição a, fazendo com que o capacitor comece a se descarregar através da resistência.¹[pic 22]

Obteremos:

[pic 23]

[pic 24]

Sabendo que:
[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

[pic 28]

Integrando os dois lados, e considerando que em t=0, o capacitor possui seu valor máximo de carga, obtemos:

[pic 29]

[pic 30]

[pic 31]

Logo, obteremos a equação de descarga:

[pic 32]

Graficamente:

[pic 33]

Constante de tempo:

        O produto RC é chamado de constante de tempo capacitiva do circuito.¹

[pic 34]

No instante , a carga do capacitor inicialmente descarregado, aumenta de zero para  .¹[pic 35][pic 36]

        Se no processo de descarregamento, a tensão no capacitor diminui para  de seu valor inicial.¹[pic 37][pic 38]