CARGA E DESCARGA DE UM CAPACITOR

CARGA E DESCARGA DE UM CAPACITOR

Andressa Calegaro, Felipe Lopéz, Marilia Roveda

Graduandos de Engenharia mecânica da Universidade Federal do pampa

CEP 97546-550, Alegrete/RS

Brasil

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Resumo - Este artigo apresenta experimentos relativos ao efeito de carga e descarga de capacitores em um circuito contendo resistores, que foram analisados em um laboratório de física, e uma possível aplicação prática dos capacitores. O capacitor é formado por dois condutores (um positivo e outro negativo) isolados por um material isolante (dielétro). A capacidade de armazenar cargas no capacitor é chamado de capacitância.

Palavras-chave – Capacitor, carga, circuito RC, descarga, dielétro.

Abstract - This article presents experiments for the purpose of loading and unloading of capacitors on a circuit containing resistors, that were analyzed in a physics lab, and a possible practical application of capacitors. The capacitor consists of two conductors (one positive and other negative) insulated by an insulating material (dielectric). The ability to store charge in the capacitor is called capacitance.

Keywords – Capacitor, load, RC circuit, discharge, dielectric.

I. INTRODUÇÃO.

O capacitor é um dispositivo elétrico usado para armazenar energia elétrica . Conectando o circuito RC numa bateria observa-se que o capacitor não carrega/descarrega instantaneamente, assim necessitando de um estudo da carga/descarga em função do tempo.

Um circuito RC, é composto por uma carga resistiva e outra carga capacitiva. Em nosso estudo, serão utilizados resistores em série e capacitores em paralelo, como o da figura abaixo:

[pic 1]

Fig.1. Circuito com resistores em série e capacitores em paralelo.

Para maior facilidade, calculamos a a Req e a Ceq. Assim, simplificando o circuito (Fig. 2)

[pic 2]

Fig.2. A resistência equivalente igual a 1,4KΩ e a capacitância equivalente igual a 4400 μF.

II. DESCARGA DO CAPACITOR

Um capacitor tem uma carga inicial + Qo na placa superior e uma carga - Qo na placa inferior, desligando a fonte de energia. O resistor acaba criando uma diferença de potencial, assim controlando a descarga do capacitor.

Atraves da Lei das malhas de Kirchhoff foi possível fazer uma modelagem da curva de descarga do capacitor.

Vc(t)=Voe(-t/RC)=Voe(-t/Tal) (1)

III. CARGA DO CAPACITOR

Com o capacitor inicialmente descarregado, liga-se a fonte. Assim, gerando uma diferença de potencial no circuito. Utilizando a Lei das malhas de Kirchhoff, chega-se na modelagem da curva de carga do capacitor

 Vc(t)=V(1-e(-t/RC))=V(1-e(-t/Tal)) (2)

 

IV. DESENVOLVIMENTO.

No experimento de carga e descarga de capacitores foram utilizados os instrumentos da figura 3:

[pic 3]

Figura 3: Aparelhagem usada na atividade 5

Em seguida, foi montado um circuito RC  com os capacitores em paralelo para obter a carga  e  resistência equivalente do circuito . O circuito foi conectado na fonte regulada em 10V e foi realizado 10 medições em intervalos de tempo iguais, conforme a apresentado o resultado na tabela 1:

Medida	T(segundos)	Vc(t)	Q(t)
1	2	1,1V	0,00242C
2	4	2V	0,0044C
3	6	2,4V	0,00528C
4	8	2,9V	0,00638C
5	10	3,3V	0,00726C
6	12	3,5V	0,0077C
7	14	3,5V	0,0077C
8	16	3,6V	0,00792C
9	18	3,66V	0,008052C
10	20	3,66V	0,008052C

Com esses valores, foi feito um gráfico comparativo tensão x tempo:

GRAFICO

.

No processo inverso, o de descarregamento do capacitor, foi desligado a fonte de tensão do circuito e em seguida realizado 10 medições da tensão em intervalos de tempo iguais. Os resultados são apresentados na tabela 2 abaixo:

[pic 4]