EXPERIMENTO 11 – CARGA E DESCARGA DE CAPACITORES PDF

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Resumo teórico sobre carga e descarga de capacitores, com roteiro de experimento prático. ...

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EXPERIMENTO 11 – CARGA E DESCARGA DE CAPACITORES 1. Objetivos  Familiarizar-se com os capacitores usados em circuitos elétricos e eletrônicos e verificar, experimentalmente, as situações de carga e descarga de capacitores. 2. Equipamentos e Componentes  1 Fonte de Tensão c.c.;  1 Proto Board;  Resistores: R1 = 470 k R2 = 33 k  Capacitores eletrolíticos: C1 = 100 F/25 V C2 = 2.200 F/50 V  1 Multímetro Digital;  1 Cronômetro com registro (memória) de tempo parcial. 3. Introdução Teórica Operação em Corrente Contínua (c.c.) Ao aplicar a um capacitor uma tensão contínua através de um resistor, o capacitor se carrega com uma tensão, cujo valor depende do intervalo de tempo em que se desenvolverá o processo. Na figura 1 tem-se um circuito para carga do capacitor. Figura 1 - Circuito de carga de um capacitor.

Estando o capacitor inicialmente descarregado (Vc = 0), em t = 0, fecha-se a chave S do circuito. A corrente, neste instante, é a máxima do circuito, ou seja, Imax = E/R. A partir daí, o capacitor inicia um processo de carga, com aumento gradativo da tensão entre seus terminais (Vc) e, consequentemente, tem-se uma diminuição da corrente, obedecendo a uma função exponencial, até atingir o valor zero, quando este estiver totalmente carregado. Na figura 2 tem-se a variação da corrente em função do tempo. Figura 2 - Curva característica da corrente de carga de um capacitor.

A partir desta característica, pode-se equacionar a corrente em função do tempo e dos componentes do circuito: i(t) = Imax e- t/ ou i(t) = (E/R) e- t/ onde i(t) - valor da corrente num determinado instante; Imax - valor Inicial da corrente no circuito; e - base do logaritmo neperiano;  - constante de tempo do circuito ( = RC). Laboratório de Circuitos Elétricos I – FEEB/UFPA

EXPERIMENTO 11 – CARGA E DESCARGA DE CAPACITORES A partir do circuito da figura 1, pode-se escrever: E = VR + Vc Substituindo a expressão da corrente, tem-se: E = Ri(t) + Vc Vc = E – R(E/R)e - t/ = E(1 – e -t/) que é denominada a equação de carga do capacitor. A curva característica do capacitor, ou seja, a tensão entre seus terminais em função do tempo é dada pela figura 3. Figura 3 - Curva característica da tensão de carga de um capacitor.

Para t = , Vc = 0,632 E, ou seja, Vc = 63,2% de E para um tempo t =  (constante de tempo). Estando o capacitor carregado, pode-se montar um circuito para a sua descarga (figura 4). Figura 4 - Circuito de descarga de um capacitor.

No instante t = 0, fecha-se a chave S do circuito e o capacitor inicia sua descarga através do resistor R. Neste instante a corrente no circuito será máxima e a partir daí diminui, obedecendo a uma função exponencial, até atingir o valor zero. A figura 5 mostra as curvas de descarga de tensão e corrente de um capacitor em regime c.c. Figura 5.

a) Característica da corrente de descarga de um capacitor

b) Característica da tensão de descarga de um capacitor

Laboratório de Circuitos Elétricos I – FEEB/UFPA

EXPERIMENTO 11 – CARGA E DESCARGA DE CAPACITORES 4. Prática 1) Monte o circuito conforme a figura 6, com o capacitor descarregado. Figura 6.

2) Acione a chave S e o cronômetro simultaneamente. Determine e anote o instante em que cada tensão for atingida, conforme a tabela 1. Tabela 1. Tensão (V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t(s) R1C1 t(s) R2C2 3) Com o capacitor carregado (tensão de regime permanente), retire a fonte de tensão, montando o circuito da figura 7. Figura 7.

4) Acione a chave S e o cronômetro, simultaneamente. Anote o instante em que cada tensão for atingida, conforme a tabela 2. Tabela 2. Tensão (V) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 t(s) R1C1 t(s) R2C2 5) Repita os itens de 1 a 4 substituindo R1 por R2 e C1 por C2. 6) Com os dados obtidos construa as curvas características de tensão de carga e descarga no mesmo gráfico. 5. Questões 5.1. Qual é o valor da corrente esperado quando a chave S é acionada (item 2)? 5.2. Qual é o valor da corrente esperado quando a tensão de regime sobre o capacitor é atingida (item 2)?

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