Relatório de FISICA 3

PRÁTICA V

Capacitores de Placas Paralelas - Capacitância

Autores:        RA:

Alexandre Veridiano        1633040

Lucas Rover        1633996

Priscilla Souza        1634798

Tiago Zilioli        1632612

Turma: ET-21

Data da Prática: 15/04/2015

Professor: Tiago Debarba

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Objetivos:

•         Medir a capacitância de um capacitor de placar paralelas, com geometria circular, e testar a relação funcional para a capacitância.

•         Determinar a permissividade elétrica do vácuo.

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:

Um capacitor é o dispositivo utilizado para armazenar energia elétrica, o que ao ser feito, armazena energia do campo eletroestático.

O dispositivo é composto por duas peças condutoras e um material isolante com propriedades específicas, chamado dielétrico. Entre os dois condutores existe uma diferença de potencial, ∆V, estabelecida através de uma carga +Q, dos condutores.

Para circuitos elétricos, capacitores são utilizados para a reserva de energia que podem ser disponibilizadas para gerar correntes elétricas de curta duração.

[pic 1]

Fig.1 – Capacitor: Dois corpos metálicos (placas), com cargas iguais e sinais opostos.

A capacitância do capacitor é dada através da relação de proporcionalidade: V=C-1.q, onde a carga nas placas é proporcional à ddp entre elas. Logo:

[pic 2],

onde q é o módulo nas placas e C é a capacitância do capacitor, a qual, por definição, é sempre positiva.

O capacitor mais comum é o de placas paralelas, o qual foi utilizado no experimento a seguir, onde é possível calcular o campo elétrico entre as placas e a partir deste, determinar a capacitância.

[pic 3]

[pic 4]

Fig. 2 – Capacitor de placas paralelas

Para um capacitor de placas paralelas, podemos aproximar o campo como o de duas placas infinitas E = σ / .[pic 5]

Levando em consideração a Lei de Gauss, o campo elétrico uniforme e a diferença de potencial entre as placas (V=Ed), temos que:

[pic 6]

Sabendo que para diferença de potencial temos V = V+ - V_, obtemos:

[pic 7]

Temos A como a área da placa condutora, d a distância entre as placas e a permissividade do vácuo.[pic 8]

Portanto a capacitância pode ser dada por:

[pic 9].

Para o experimento a seguir, é importante ressaltar que de acordo com a relação encontrada para capacitância, a área A é uma constante, o coeficiente de inclinação da curva será ‘A’ para cada , onde consideraremos a variação da distância entre as placas e a capacitância para cada d.[pic 10][pic 11]

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Equipamentos

• Duas placas circulares, com 101,0mm de diâmetro para cada uma delas;
• Capacímetro, com escala de 200pF;
• Capacitor, com 1,5 pF;
• Paquímetro.

[pic 12]

Fig. 3 - Equipamento utilizado na obtenção de dados, porém com as placas utilizadas circulares.

1. Procedimento experimental

O procedimento consiste em obter as medidas ponto a ponto para a capacitância, ajustado o intervalo entre as placas com o auxílio da escala graduada.

Para dar inicio ao experimento foi preciso calibrar o capacímetro utilizando o capacitor de 1,5 pF.

O capacímetro foi calibrado em 1,4 pF, visto que a resolução do capacímetro foi dada por 0,1pF, considerando a incerteza sobre a medida por Ɛc = +0,5% + 0,1pF.