Experimento VIII

Páginas: 6 (1364 palavras) Publicado: 15 de junho de 2015



Técnicas de Laboratório de Física II
Atividade experimental VIII – Estudo do Circuito RC.


CAROLINA ANDRADE CALDERIM
Igor guimarães de magalhães
Ricardo CARVALHO ROCHA MACHADO











Cabo Frio
2015

Objetivos

Construir e compreender o funcionamento do circuito RC.
Estudar o comportamento da tensão no capacitor no processo de carga e descarga no capacitor.
Introdução teóricaUm capacitor é um elemento do circuito elétrico responsável pelo acúmulo de cargas para liberá-la no momento certo.
Um circuito composto de um resistor e de um capacitor e uma força eletromotriz, é denominado circuito RC.
Dispositivos como marca-passos, semáforos, pisca-piscas automotivos e flashes eletrônicos funcionam carregando e descarregando um capacitor alternadamente, ou seja, são exemplos daaplicação do circuito RC na dia-a-dia.
A figura abaixo mostra um circuito RC com uma chave.



Na figura (01.a) uma outra representação esquemática deste tipo de circuito. A figura (01.b) representa o mesmo circuito em termos das diferenças de potencial nos pontos do circuito.

Figura 01.a): representação do circuito RC, apresentando o resistor, o capacitor e a tensão aplicada. Figura 01.b): representaçãodas tensões no circuito.

Há uma diferença de potencial nas extremidades do resistor e também nas extremidades do capacitor. Isto deve-se a queda de tensão gerada por cada um destes dispositivos. Sabe-se que, segundo a lei das malhas de Kirchoff, que a soma das diferenças de potencial para qualquer circuito fechado é nula. Se o circuito for de duas malhas ou mais a soma também é nula, pois cadaramificação em particular é fechada. Isto equivale a dizer que a soma das intensidades das tensões positivas é igual a soma das intensidades das tensões negativas. Matematicamente, podemos escrever:
U1 – U2 – U3 = 0                    (1.a)
No circuito, U1 é a tensão da bateria.
A 1ª lei de Ohm diz:
U = i.R                                  (2.a)
Então podemos escrever, para o resistor:
U2 = i.R                                (3.a)
E para o capacitor:
U3 = q/C                                (4.a)
Inserindo as duas últimas equações na primeira, obtemos:
U1 – i.R – q/C = 0                   (1.b)
Sabemos que a corrente elétrica no circuito é dada por:

Desta forma, podemos reescrever a equação (5) como se segue:

U1 é a força eletromotriz no circuito, que podemos chamar ε. Desta forma,teremos:

Neste caso, temos uma pequena dificuldade em resolver a equação, pois temos um termo derivado em relação ao tempo enquanto que o outro termo aparece em sua forma normal. Para solucionar isto separamos os termos dq/dt e q/c. Assim, teremos como resolver aplicando a função logarítmica, como se segue:

Temos então uma equação diferencial, que podemos resolver integrando nos elementos dq e dt.Observe que essa exponencial depende da capacidade do capacitor, da força eletromotriz e do tempo característico, sendo que este último é dependente da resistência e da capacidade do respectivo capacitor. Através desta expressão, é possível determinar a frequência de ressonância do circuito, fator muito aplicável em circuitos eletrônicos, principalmente em receptores de rádio, de TV, entre outros. Nosantigos receptores de rádio o sintonizador da frequência manipula a variação da capacidade de um capacitor variável, de modo que possa mudar a frequência para que esta entre em ressonância com a frequência desejada, capturando o sinal enviado pela respectiva emissora.
A intensidade da corrente elétrica num instante t é dada pela derivada temporal desta função carga q:

A partir desta expressãopodemos verificar a validade da equação (1.d)

Procedimento experimental

Materiais Necessários:
1 Fonte de tensão 6V
1 Placa para Ensaios de circuitos elétricos
4 Fios para conexão
2 Multímetros digitais com pontas de prova
1 Capacitor 220 µF
2 Resistores 1 MΩ
1 Cronometro manual

Procedimentos:
Montar o circuito na placa para ensaios de circuitos elétricos.
Com cinco condutores, ligar um...
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