Carga e descarga de capacitores

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE José Wagner Fernandes Dantas Jacira Lima da Silva

CARGA E DESCARGA DE CAPACITORES – CONCEITO E APLICAÇÃO
Laboratório de Física B – Turma M1 Profa. Márcia Attie

São Cristóvão 05/02/2013

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SUMÁRIO
1 – Introdução ........................................................................................................................... 3 2 – Objetivos............................................................................................................................. 7 3 – Materiais e Métodos ........................................................................................................... 7 4 – Resultados e Discussão ..................................................................................................... 10 5 –Conclusão ......................................................................................................................... 16 6 – Bibliografia ....................................................................................................................... 17

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1 INTRODUÇÃO

Um capacitor ou condensador é um dispositivo eletrônico capaz de armazenar energia elétrica. Talarmazenamento se dá em decorrência da existência de um dielétrico que separa as suas placas condutoras. O primeiro capacitor, conhecido como garrafa de Leyden, foi inventado no século XVIII, de modo independente, pelos cientistas: Ewald Georg Van Kleist (alemão) e pelo holandês Pieter Van Musschenbroek (Leyden). A sua invenção foi de fundamental importância no estudo de fenômenos em eletrostática, poispermitia armazenar grandes quantidades de carga em um recipiente de pequenas dimensões1. Existem formatos diferentes de capacitores, adequados a diversas utilizações. A Figura 1 mostra diferentes tipos de capacitores disponíveis para necessidades diversas.

Figura 1 – Diferentes tipos de capacitores com variados dielétricos e geometrias Fonte:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/86/Photo-SMDcapacitors.jpg

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Definimos capacitância como a grandeza que reflete a quantidade de cargas armazenadas em um dispositivo eletrônico, dito capacitor ou condensador, que em razão disso proporciona uma diferença de potencial em seus terminais. A unidade de capacitância é o Farad, homenagem feita a Michael Faraday (*1791/+1867), cientista experimentalista inglês do século XIX. Quantomaior é a capacitância do dispositivo tanto maior é a sua capacidade de armazenamento posto que a quantidade de cargas armazenadas é diretamente proporcional ao valor desta.

(Eq. 1)

A aplicabilidade do capacitor é relevante na indústria eletrônica, na distribuição de energia elétrica como corretor do fator de potência em grandes consumidores, etc. O circuito mais simples em que um capacitor éutilizado denomina-se RC, composto de um resistor, cujo valor determinará o tempo de carga e descarga deste. O resistor tem a função de “amortecer” o processo de carga e descarga. Quanto maior o valor do dispositivo resistivo maior será o tempo em que o capacitor levará para atingir o ápice de carregamento. Ao produto do valor do resistor pelo valor do capacitor, no circuito, dá-se o nome deconstante de tempo, representado pela letra grega, (tal).

(Eq. 2)

No circuito

a seguir pode-se compreender o processo de carga e descarga

de um capacitor. Na Figura 2 o capacitor estará com a carga máxima quando , portanto a tensão nos terminais do capacitor é de 20VDC. No instante em que se comuta a chave SW1 para a posição contrária, há o processo de descarga através do resistor R1, de 66kΩ, conforme se pode deduzir pela equação 3, após aplicar a Lei da Malhas de Kirchhoff.

(Eq. 3)

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Figura 2 – Circuito RC série ilustrativo para carga e descarga do capacitor Fonte: https://www.circuitlab.com/circuit/pa3559/screenshot/540x405/

Como a carga em C1 é máxima e corresponde a 9,4 mC, pois devido a C1 ser igual a 470F e V1 ser igual a 20VDC. No instante , ao se comutar a...
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