Relatório Física

[pic 1]

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO  SUCKOW DA FONSECA – CEFET/NI

   

Circuito RC

Alunos:

• Andrew Knup
• Victor Lima
• William Salles

 Nova  Iguaçu

2019

Sumário

1. Introdução Teórica        3

2. Objetivo        3

3. Materiais Utilizados        4

4. Procedimento Experimental        5

5. Análise de Dados        6

6. Conclusão        9

1. Introdução Teórica

        O capacitor é fundamentalmente um componente que armazena cargas elétricas. Em um circuito RC série formado por um capacitor (C) em série com um resistor (R) e uma fonte de tensão (V), o capacitor se comporta como se estivesse em curto circuito num tempo t = 0 segundos, pois a diferença de potencial entre seus terminais é nula. Mas no instante em que a fonte for ligada, haverá máxima circulação de corrente elétrica (I), e com o passar do tempo, quando t →∞, a corrente vai diminuindo enquanto a diferença de potencial aumenta.

Desligando a fonte, o capacitor permanece carregado, só perdendo carga pelo efeito da resistência de fuga. Entretanto, se no lugar da fonte for colocado um fio (forçando um curto circuito na associação), o capacitor perderá carga rapidamente. A corrente de descarga, então, vai no sentido oposto ao de carga (o que ocasiona um sinal negativo nos valores registrados) e parte do máximo até zero, quando a tensão também chega a zero.

Para circuitos RC série, a corrente elétrica que passa em um capacitor ao longo do tempo durante a descarga é dada pela equação:

.[pic 2][pic 3]

Para esse circuito, também é válido calcular a diferença de potencial em função do tempo que é dada pela equação:

.[pic 4][pic 5]

2. Objetivo

O objetivo deste experimento foi medir a tensão e corrente em função do tempo que um capacitor leva para descarregar-se completamente e, através desses valores, determinar a constante de tempo nesse circuito RC série.

3. Materiais Utilizados

• Multímetros

[pic 6]

• Placa para conectar

[pic 7]

• Fonte de alimentação

[pic 8]

• Capacitor de 4700,0µF e Resistor de 2,7KΩ

[pic 9][pic 10]

4. Procedimento Experimental

Primeiramente foi montado o circuito colocando um resistor em série com um capacitor (que estava descarregado) e essa associação foi conectada em série com a fonte fechando o circuito. Também foram conectados 2 multímetros, um em série com o circuito para medir a corrente e outro em paralelo com a associação RC para medir a tensão.

O capacitor foi carregado completamente e ao retirar a fonte e dar um curto circuito na associação (retirar as ponteiras da fonte e conectar uma à outra), no mesmo instante que o cronômetro foi ativado, foram registrados valores de tensão e corrente em função do tempo de descarga que se encontram na tabela anexada ao relatório.  Com esses dados foi possível plotar os gráficos de tensão e corrente em função do tempo, calcular a constante de tempo RC prática e comparar com seu valor nominal.

5. Análise de Dados

Na tabela abaixo, relacionamos as medidas encontradas nesta prática. Foi calculado o ln da tensão observada para obtermos um gráfico com comportamento linear.

Tempo (segundos)	t (Volts)	ln (V)
2	8,39	2,12704052
4	7,55	2,021547563
6	6,93	1,935859813
8	6,48	1,86872051
10	5,97	1,786746927
12	5,51	1,706564623
14	5,01	1,611435915
16	4,71	1,549687908
18	4,44	1,490654376
20	4,13	1,418277407
22	3,81	1,337629189
24	3,54	1,264126727

 

Para comparação de valores, sabendo que o que estamos tentando calcular de forma experimental é RC, o valor teórico para esta constante é igual a:

[pic 11]

Com base nos valores da tabela acima, fomos capazes de plotar o gráfico a seguir com o programa WWplot, onde o valor de  seria calculado por .[pic 12][pic 13]

[pic 14]

Desta forma, chegamos ao seguinte valor:

[pic 15]

Por fim, calculamos o erro envolvido em nossos cálculos:

[pic 16]

6. Conclusão

Analisando os dados obtidos percebe-se que durante a descarga de um capacitor a corrente decresce, acompanhando a queda da tensão ao longo do tempo.

E com os valores de RC observados e suas respectivas incertezas, pode-se concluir que os valores experimentais estão próximos e dentro de uma faixa de erro aceitável, o que mostra que experimento foi bem-sucedido.

8. Anexos

Tabela 1: Valores experimentais de tensão e corrente em função do tempo.