O Relatório Capacitor

INTRODUÇÃO

Capacitores são elementos de circuitos elétricos que são constituídos por duas placas condutoras carregadas com cargas de sinais opostos e de módulo igual com determinado formato e área, preenchidas por algum material isolante ou pelo próprio ar. Como as placas de um capacitor são condutoras existe uma diferença de potencial entre elas, gerando um campo elétrico com curvas equipotenciais paralelas as linhas de campo. O campo elétrico gerado por uma placa plana carregada é dado pela seguinte equação

E=𝜎[pic 1]

𝜀˳

E temos que a diferença de potencial calculado através do valor do campo é dado por(eq.2)

Vf-Vi = ∫ 𝐸  ∗ 𝑑𝑠

Substituindo a equação 1 na equação 2 e resolvendo temos que:

𝑉  = (  𝑑[pic 2]

𝜀˳×𝐴

---

) ×𝑞 = ( 1  )×𝑞

��˳

Onde 1/C0 é uma constante de proporcionalidade, onde o inverso dessa

constante é chamada de capacitância, temos então que

A

��˳ =  ε˳×(  )[pic 3]

d

Sendo ε˳ a constante de permissividade elétrica do vácuo.

Quando temos um material dielétrico entre as placas do capacitor de placas paralelas é visto que as cargas positivas do material são atraídas para perto da placa negativa e as cargas negativas do material são atraídas para próximo da placa positiva ocorrendo um campo elétrico produzido pelas cargas dos materiais  oposto ao campo elétrico entre as duas placas, então o campo elétrico resultante é a subtração entre campo criado pelas placas e o campo criado pelo material, como o campo entre as placas é maior que o campo

criado pelo dielétrico temos que  campo resultante é o campo criado pelas placas multiplicado por uma constante que diminuirá o valor do campo entre as placas. Então a capacitância nessa caso será dada pela multiplicação dessa constante que chamaremos de K(permissividade do dielétrico)(eq 5):

A[pic 4]

𝐶   = ��×𝐶˳ = k× ε˳×(  )

d

MATERIAIS ULTILIZADOS

•   Capacitor variável com escala graduada

•   Capacimetro

•   Cabos de conexão

•   Discos de cartolina

•   Discos de Eva

OBJETIVO

Encontrar a permissividade elétrica do ar através das equações físicas que relacionam a capacitância, a área do capacitor e a distância entre as duas placas paralelas, Observar e determinar o grau de dependência da capacitância em relação a distância das placas e determinar as constantes dielétricas do papel e do EVA.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

•   Experimento 1: Capacitância em função da distancia entre as placas

(Sem material Dielétrico).

Utilizando o capacitor variável e multímetro na função de capacitímetro (na escala de 2nF).

Move se o braço do capacitor girando a rosca que esta na ponta do braço, para aumentar a distancia entre as placas. A distância é medida de acordo com a escala de medição de apoio que esta no braço do capacitor, para ter uma melhor precisão de medida. Anotamos os valores obtidos. (Tabela 1A)

•   Experimento 2: Capacitância em função da distancia entre as placas

(Usando cartolina como material dielétrico entre as placas).

A realização desse experimento é análogo ao experimento 1. Libera o parafuso lateral do capacitor, aumente a distancia entre as placas e adicione a cada medida um disco de cartolina e diminua a distancia entre as placas de modo a fixar os discos entre as placas do capacitor. A cada medida espere o capacímetro estabilizar e anote os valores obtidos. Tabela 2A

•   Experimento 3: Capacitância em função da distancia entre as placas

(Usando EVA como material dielétrico entre as placas).

Análogo ao experimento 2, fazemos o procedimento experimental da capacitância com introdução de material dielétrico “EVA” . Para realizar esse experimento, repetimos o experimento 2 substituindo os discos de cartolina por disco de EVA. Anotamos os valores obtidos. Tabela 3A

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Valores de capacitância encontrados experimentalmente representado a seguir:

•  Experimento 1

Tabela de dados do capacitor sem material dielétrico (Ar entre as placas)

Medidas	Capacitância ± 0,001 nF	Distancia ± 0,05 mm
1	1,661	0,2
2	0,810	0,4
3	0,761	0,6
4	0,553	0,8
5	0,438	1,0
6	0,378	1,2
7	0,321	1,4
8	0,229	1,6
9	0,266	1,8

            10                                   0,245                                         2,0         

Tabela 1A – Capacitância em função da distancia entre as placas.[pic 5][pic 6]

Por meio da tabela 1A é possível obter o gráfico da capacitância em função da distancia entre as placas.[pic 7]

Gráfico de Capacitâcia / Distancia (Sem

Dielétrico)

1.8

1.6

Capacitância ± 0,001 nF