Relatorio de fisica experimental

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Engenharia de Minas

Disciplina: Física Experimental

MEDIDAS E ERROS


1. INTRODUÇÃO

Um Circuito RC é um circuito com um resistor e um capacitor (figura 1). A corrente neste circuito circula num só sentido, mas valores variam com o tempo. Um exemplo prático de circuito RC é o de uma lâmpada de flash de maquina fotográfica. Neste circuito uma bateria carrega um capacitoratravés de um resistor em série. Depois de carregado, o capacitor descarrega através da lâmpada, produzindo o clarão que ilumina a cena. Logo depois, o capacitor é recarregado e o procedimento se repete. Com as regras de Kirchhoff é possível ter as equações de carga Q e da corrente I em função do tempo, na carga e na descarga de um capacitor através de um resistor.

[pic]

Carga de um capacitorConsidere um circuito RC em série, onde o capacitor, no qual a corrente varia com o tempo, está inicialmente descarregado e que a corrente não flui quando a chave esta aberta:
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Se a chave for fechada em t=0, a carga começa a fluir criando uma corrente no circuito, fazendo com que o capacitor seja carregado:
[pic]

Durante o carregamento, as cargas não saltam de umaplaca à outra do capacitor porque o espaço entre as placas do capacitor representa um circuito aberto, ou seja, não há passagem de carga. Contudo, devido ao campo elétrico nos fios estabelecido pela fonte, os elétrons se deslocam dos fios para a placa superior e da placa inferior para os fios até que o capacitor esteja inteiramente carregado. O valor da carga máxima depende da força eletromotrizda fonte, pois o carregamento sessa quando a tensão nos terminais do capacitor torna-se igual à força eletromotriz da fonte, assim, a corrente neste instante torna-se nula e a corrente deixa de fluir.
Essas correntes acumula uma carga q cada vez maio nas placas do capacitor e estabelecem uma diferença de potencial Vc (=q/C) entre as placas do capacitor. Quando essa diferença depotencial é igual à diferença de potencial entre os terminais da fonte (que é igual, por sua vez, à força eletromotriz ε) a corrente deixa de circular. (HALLIDAY, 2009, p.182)

Escolhendo o sentido horário para analise do circuito, portanto analisando no sentido da corrente, aplicando a segunda lei de kirchhof, diminuímos os potenciais e temos:
[pic]
Se analisarmos o circuito emt=0, temos que a carga no capacitor também é zero. Portanto, a equação nos dá a corrente máxima inicial:
[pic]
Porém, quando o capacitor encontrar elétrica deixará de fluir no condutor passando a ser nula.
A corrente elétrica é definida como sendo a quantidade de carga que atravessa um condutor num intervalo de tempo:
[pic]
Substituindo as equações, temos:
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Observandoatentamente, temos uma equação diferencial, portanto precisamos encontrar uma função q(t), que satisfaz a equação acima e também a condição onde o capacitor está inicialmente descarregado.
Resolvendo a equação encontramos a equação de carregamento de um capacitor nesse circuito:
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Graficamente, para a carga de um capacitor temos:
[pic]

A corrente no circuito, em função do tempo, é dadapor:
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Para a corrente de carga de um capacitor, temos graficamente:
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Descarga de um capacitor
Considerando um circuito inicialmente aberto, constituído de uma resistência e um capacitor totalmente carregado notamos a existência de uma diferença de potencial nas placas do capacitor, e uma diferença de potencial nula no resistor já que a corrente no circuito é nula:
[pic]No momento em que a chave é fechada em t=0, o capacitor inicia o processo de descarga através do resistor do circuito. Num determinado momento, durante o processo de descarga, a corrente no circuito é i e a carga no capacitor é q:
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O circuito da figura 4 é semelhante ao circuito da figura 2, tendo como diferença a ausência de uma fonte de tensão.
Assim, analisando o circuito no...
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