Relatorio fisica experimental

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Objetivo:

Verificar a dinâmica do processo de carga e descarga do capacitor, além de aprender a usar o osciloscópio em medidas elétricas

Fundamentação Teórica:

Sabemos que podemos armazenar energia em forma de energia potencial de diversas formas. Podemos armazenar em uma mola estendida, comprimindo um gás ou levantando um objeto com uma determinada massa.
Outra maneira de armazenarenergia na forma de energia potencial é através de um campo elétrico, e isso se faz utilizando um dispositivo chamado capacitor. O capacitor (ou condensador) é um dispositivo formado por duas placas paralelas, contendo um material dielétrico entre elas, cuja característica principal é o fato que quando aplicamos uma dada voltagem a essas placas, ele acumula nas placas uma quantidade de cargaselétricas cujo valor é proporcional à diferença de potencial aplicada.
Essa situação é análoga à de um resistor: quando aplicamos uma diferença de potencial nas extremidades de um dado resistor ocorre a passagem de uma corrente elétrica (circulação de cargas elétricas) que − para elementos ôhmicos – é proporcional à voltagem aplicada. Quanto maior a voltagem, maior a corrente elétrica. A constantede proporcionalidade entre a voltagem e a corrente que passa pelo condutor é chamada de resistência (à passagem da corrente elétrica) do condutor. Essa é uma forma de definição da lei de Ohm. Para o capacitor ocorre algo semelhante. Quanto maior a diferença de potencial entre suas placas, maior a carga acumulada nas mesmas. A constante de proporcionalidade entre a carga adquirida e a diferença depotencial aplicada é chamada de capacitância do capacitor, ou seja, podemos escrever a equação característica do capacitor como:

q=C.Vc (1)

Essa definição pode ser considerada como uma definição estática ou instantânea, relacionando a voltagem no capacitor em um dado momento e o módulo da carga acumulada em cada uma de suas placas. Como, em geral, medimos voltagens e correntes, podemosreescrever a equação acima em função da corrente que passa no circuito do capacitor ou seja,
[pic]
Substituindo a Equação 1 na Equação 2 encontramos:
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A Equação 3 mostra que somente teremos corrente no circuito se houver uma variação da voltagem no capacitor VC. Dito em outros termos, se o capacitor estiver se carregando ou descarregando teremos corrente circulando. Num circuitoelétrico, usamos dois segmentos de reta paralelos, representando duas placas paralelas condutoras, como símbolo do capacitor.

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Figura1: Representação esquemática de um capacitor.


Se conectarmos uma bateria aos terminais de um capacitor, aparecerá uma corrente elétrica no circuito enquanto a diferença de potencial aplicada ao capacitor estiver variando no tempo, ou seja, enquanto ocapacitor estiver se carregando. Isso ocorrerá durante o breve intervalo de tempo em que a bateria estiver sendo conectada. Esse tempo no jargão da eletrônica consiste de um “transiente”. Após o transiente, a voltagem se torna constante e a corrente será nula. Isso corresponde ao caso ideal. Na prática, um capacitor nunca é utilizado isoladamente. Sempre existe um resistor associado em série com ele,mesmo que seja a resistência interna da bateria ou da fonte de alimentação. Por isso, o capacitor não se carregará “instantaneamente”, mas levará certo tempo que dependerá das características elétricas do circuito. Aliás, a utilidade prática do capacitor baseia-se no fato de podermos controlar o tempo que ele leva para se carregar totalmente e a carga que queremos que ele adquira.

O capacitor decapacitância C está inicialmente descarregado. Para carregá-lo colocamos a chave S na posição “a”. Isso completa um circuito RC série formado por um capacitor, uma fonte ideal de força eletromotriz E e uma resistência R.



Figura 2: Diagrama de um circuito RC.



Pela lei das malhas, que é equivalente à lei da conservação da energia no circuito, teremos:

[pic]

No momento em que...
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