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UNIJORGE – CENTRO UNIVERSITÁRIO JORGE AMADO
CENTRO POLITÉCNICO
ENGENHARIA DA PRODUÇÃO
ADELMO FRAGA
ADRIANO PEREIRA
CAMILlA CALDEIRA
Samuel Coelho
DESCARGA DE CAPACITOR
Salvador
Maio, 2010
UNIJORGE – CENTRO UNIVERSITÁRIO JORGE AMADO
CENTRO POLITÉCNICO
ENGENHARIA DA PRODUÇÃO
descarga de capacitor
Relatório de Experimento
apresentado para avaliação
da Disciplina Física
Aplicada III do 3° semestre,
do Curso de Engenharia da
Produção, do Centro
Universitário Jorge Amado,
sob orientação do Prof.
Clovis Andrade de Almeida.
Salvador
Maio, 2010
RESUMO
Realizar experimentos, para observar a variação de carga e descarga do
capacitor analisando que de acordo com o valor da resistência elétrica o
armazenamento no mesmo e a descarga podem ser de forma lenta ou rápida.
Palavras chave: Carga, descarga e resistência elétrica.
ABSTRACT
Conduct experiments to observe the variation of charge and discharge the
capacitor considering that according to the value of electrical resistance
in the same storage and downloading may be slow or fast.
Keywords: Loading, unloading and electrical resistance.
SUMÁRIO
OBJETIVO 5
INTRODUÇÃO TEÓRICA 5
MATERIAL UTILIZADO 7
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 7
ANALISE DOS DADOS EXPERIMENTAIS 8
CONSIDERAÇÕES FINAIS 9
OBJETIVO
Compreender aspectos fundamentais sobre descarga de um capacitor através
das resistências internas do multi-teste e do voltímetro analógico e assim
mensurar o valor das tensões em função do tempo durante a descarga e
visualizando o tempo de recarga do mesmo de acordo com o valor das
resistências.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
A capacidade de um capacitor armazenar carga elétrica é chamada de
capacitância e sua unidade é o Farad. Um capacitor tem um Fared quando
armazena um Coloumb ao ser aplicada uma diferença de potencial de 1 Volt.
1 Farad = 1 Coulomb/Volt
A carga de um capacitor pode ser descrita conforme a ilustração abaixo:
O capacitor descarregado inicialmente e a tensão está desconectada com a
posição da chave "S" na ilustração. Ao ligar a chave "S" fechando o
circuito a tensão irá carregar o capacitor e o que vai determinar a
velocidade com que o mesmo será carregado é a tensão interna presente no
voltímetro conforme a ilustração.
A descarga de um capacitor acontece quando a chave "S" volta a posição
mostrada na ilustração acima e se os seus terminais forem conectados
diretamente a descarga irá acontecer quase instantaneamente. Para evitar,
conecta-se uma resistência de grande valor para que a mesma ocorra de forma
mais lenta, podendo mensurar o potencial do capacitor em função do tempo.
Onde:
Vc = potencial do capacitor no tempo t.
V0 = potencial do capacitor no tempo t = 0.
R = resistência por onde se produz o processo de descarga.
C = capacitância do capacitor.
MATERIAL UTILIZADO
Papel milimetrado com escala logarítmica 02 folhas
Capacitor de valor maior ou igual a 220 µF 01 unidade
Resistência de valor maior ou igual a 10 k 01 unidade
Fio flexível com revestimento vermelho, com
terminações tipo banana/jacaré 01 conjunto
Fio flexível com revestimento preto, com
terminações tipo banana/jacaré 01 conjunto
Chave liga-desliga 01 unidade
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Conectar o capacitor fixado na placa de conexões em série com o voltímetro
representado na figura:
Em seguida mensurar com o voltímetro analógico a queda de tensão em função
do tempo enquanto o capacitor descarrega. O capacitor estava recebendo uma
d.d.p. de 9V. Como a resistência interna do voltímetro é pequena a descarga
do capacitor ocorreu de forma rápida e seus valores depois de trinta
segundos forma próximos de zero.
Após realizar o procedimento acima foi mensurado com o multi-teste a queda
de tensão em função do tempo enquanto o capacitor descarrega, a tensão
aplicada era a mesma do procedimento acima, porém como a resistência
interna do multi-teste era muito maior foi possível mensurar melhor as
quedas de tensões em função do tempo.
Para poder visualizar a descarga quase instantânea no capacitor o mesmo foi
submetido a entrar em curto com o uso de um fio. As pontas do mesmo foram
colocadas nos terminais do capacitor e como a resistência do fio é muito
pequena a descarga foi quase instantânea.
Ao utilizar uma resistência de 10K existe uma queda de tensão no capacitor
por isso a tensão armazenada no capacitor não é a mesma liberada pela
fonte. O armazenamento foi de 8,95V.
ANÁLISE DOS DADOS EXPERIMENTAIS
Anexo 1 – Voltímetro Analógico (Resistência Interna)
t(s) "10 "20 "30 "40 "50 "60 "70 "80 "90 "100 "110 "120 "130 "140 " "V "2
"0,5 "0,2 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 " "
A partir de 40 segundos as tensões enquanto o capacitor descarregava são
aproximadamente zero.
Anexo 2 – Multi-teste (Resistência Interna)
t(s) "10 "20 "30 "40 "50 "60 "70 "80 "90 "100 "110 "120 "130 "140 " "V "8,6
"8,3 "8,0 "7,7 "7,4 "7,1 "6,8 "6,5 "6,3 "6,0 "5,8 "5,5 "5,3 "5,1 " "
Com o multi-teste foi possível mensurar melhor as quedas de tensão no
capacitor devido à resistência interna do mesmo.
Anexo 3 – Multi-teste (Com Resistência de 10K )
t(s) "10 "20 "30 "40 "50 "60 "70 "80 "90 "100 "110 "120 "130 "140 " "V "8,6
"8,2 "7,9 "7,6 "7,3 "7,0 "6,7 "6,4 "6,2 "5,9 "5,7 "5,5 "5,3 "5,1 " "
Com a resistência da década em 10K em série ao capacitor houve uma queda
de tensão no armazenamento do mesmo de 9V para 8,95V.
Anexo 4 – Voltímetro Analógico (Com Resistência de 10K )
t(s) "10 "20 "30 "40 "50 "60 "70 "80 "90 "100 "110 "120 "130 "140 " "V "1,5
"0,5 "0,1 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 "0 " "
A partir de 40 segundos as tensões enquanto o capacitor descarregava são
aproximadamente zero. A tensão de armazenamento no capacitor devido a
resistência de 10K foi de 6V.
O potencial inicial do capacitor é o mesmo valor da d.d.p. liberada pela
fonte que é de 9V.
Quando se aplica uma d.d.p. o capacitor adquire uma determinada tensão,
porem ao desligar a chave ele não se descarrega totalmente fazendo com que
a variação dos primeiros 20 segundos seja mais rápida que os últimos 20
segundos.
Valor de V0 caso a capacitância fosse o dobro:
q = C.V0
q = 2C.V0
1,98x10-3 = 2(220)x10-6.V0
V0 = 1,98x10-3/440x10-6
V0 = 4,5x10-12
Quantidade de energia acumulado no capacitor nos tempos:
t = 0
E = 1/2 .C.V²
E = 0
t = 20
E = 1/2x220x10-6x(8,32)²
E = 7,61446x10-3 J
t = 40
E = 1/2x220x10-6x(7,70)²
E = 6,521x10-3 J
t = 80
E = 1/2x220x10-6x(6,55)²
E = 4,719x10-3 J
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base no experimento foi possível observar que o valor da resistência é
fundamental para a descarga do capacitor. Quando utilizado o voltímetro
analógico a descarga foi rápida por que a resistência interna do mesmo é
muito pequena, porem quando utilizado o multi-teste foi possível notar que
o capacitor descarrega de forma mais lenta por causa da alta resistência
interna do mesmo. Durante o experimento foi observado que quando o
capacitor foi colocado em curto com o uso de um fio a descarga foi quase
imediata por causa da baixa resistência do fio.
REFERÊNCIAS
[1] Disponível em: <
http://ivairsouza.com/capacitor1-site.html>
Acesso em: 09 de mai. de 2010
[2] Disponível em: <
http://hermes.ucs.br/ccet/defq/mlandreazza/CURAUT04.htm>
Acesso em: 09 de mai. de 2010
ANEXOS
