Laboratorio: Capacitores e Circuitos RC: mudanças entre as edições
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#Substitua a fonte de tensão por um gerador de funções, configurado para gerar uma '''onda quadrada''' com '''amplitude''' oscilando entre 0V e 5V e '''frequência''' de 100Hz. | #Substitua a fonte de tensão por um '''gerador de funções''', configurado para gerar uma '''onda quadrada''' com '''amplitude''' oscilando entre 0V e 5V e '''frequência''' de 100Hz. | ||
#Utilize o osciloscópio para observar a '''forma de onda''' sobre o '''capacitor'''. | #Utilize o canal 1 osciloscópio para observar a '''forma de onda''' gerada pelo '''gerador de funções''' e o canal 2 para observar a forma de onda sobre o '''capacitor'''. | ||
#Aumente gradualmente a '''frequência''' da '''onda quadrada''' e observe a '''forma de onda''' sobre o '''capacitor'''. | #Aumente gradualmente a '''frequência''' da '''onda quadrada''' e observe a '''forma de onda''' sobre o '''capacitor'''. | ||
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*Um '''circuito RC''' é caracterizado pelo '''produto RC''', chamado '''constante de tempo'''. | *Um '''circuito RC''' é caracterizado pelo '''produto RC''', chamado '''constante de tempo'''. | ||
*Em '''uma constante de tempo''' o capacitor é carregado com '''63%''' da tensão aplicada sobre o circuito RC. | *Em '''uma constante de tempo''' o capacitor é carregado com '''63%''' da tensão aplicada sobre o circuito RC. | ||
*Comumente se aceita que o '''capacitor''' está '''totalmente''' carregado em ''' | *Comumente se aceita que o '''capacitor''' está '''totalmente''' carregado em '''5 constantes de tempo'''. | ||
==Referências== | ==Referências== | ||
Edição atual tal como às 19h40min de 10 de setembro de 2021
Laboratório: Introdução aos Capacitores e Circuitos RC
Objetivos
Conhecer os capacitores, que são dispositivos que armazenam energia elétrica em um campo elétrico.
Conhecer o princípio de funcionamento dos circuitos RC de forma a poder explicar como um capacitor é carregado quando um degrau de tensão é aplicado em seus terminais.
Equipamento e Materiais
- Equipamentos
- Bancada de Eletrônica com fonte de tensão, gerador de funções, multímetro e osciloscópio.
ou
- Simulador de circuitos eletrônicos: SimulIDE.
- Componentes Eletrônicos:
- Resistores: 1kΩ e 100KΩ
- Capacitores: 1uF e 47uF
Procedimentos Práticos
Tempo de carga/descarga do capacitor
- Monte no SimulIDE um circuito com uma fonte de tensão constante com 5 V alimentando um circuito RC série, com resistor de 100 kΩ e capacitor de 47 μF.
- V = 5V; R = 100 kΩ; C = 47 μF
- Utilize o osciloscópio para observar o crescimento da tensão sobre o capacitor no momento em que a fonte de tensão for ligada. O crescimento da tensão sobre o capacitor indica que o mesmo está sendo carregado.
- Desligue a fonte de tensão (0 V) e meça o tempo para a tensão sobre o capacitor chegar próximo a zero.
- Ligue novamente a fonte de tensão (5 V) e meça o tempo para a tensão sobre o capacitor chegar próximo 5V. Repita quantas vezes achar necessário para ter uma média do tempo de carga/descarga do capacitor.
- Confira se o valor do tempo de carga/descarga do capacitor está de acordo com o valor teórico. No caso, C = 47 μF e R = 100 KΩ a constante de tempo calculada é de 4.7 segundos. Desta forma, a carga/descarga do capacitor fica em cerca de 23,5 segundos.
Forma de onda da carga/descarga do capacitor
- Modifique o circuito RC usando o resistor de 1KΩ e o capacitor de 1μF.
- Substitua a fonte de tensão por um gerador de funções, configurado para gerar uma onda quadrada com amplitude oscilando entre 0V e 5V e frequência de 100Hz.
- Utilize o canal 1 osciloscópio para observar a forma de onda gerada pelo gerador de funções e o canal 2 para observar a forma de onda sobre o capacitor.
- Aumente gradualmente a frequência da onda quadrada e observe a forma de onda sobre o capacitor.
Observações e Conclusões
- Capacitores armazenam energia elétrica.
- Quando capacitores estão sendo carregados usando uma fonte de tensão em série com um resistor, a taxa da carga do capacitor desacelera exponencialmente.
- Um circuito RC é caracterizado pelo produto RC, chamado constante de tempo.
- Em uma constante de tempo o capacitor é carregado com 63% da tensão aplicada sobre o circuito RC.
- Comumente se aceita que o capacitor está totalmente carregado em 5 constantes de tempo.
Referências
Evandro.cantu (discussão) 15h39min de 10 de setembro de 2021 (-03)
