Relatorio Linal Laboratório Fis 3.docx

Universidade Federal de Sergipe – Departamento de Física – Laboratório de Física B – 2017.1

RELATÓRIO TÉCNICO DE LABORATÓRIO DE FÍSICA B TÍTULO DO EXPERIMENTO: Carga e descarga de capacitores DATA DO EXPERIMENTO: 03/08/2017 DATA DO RELATÓRIO: 12/08/2017 ← SE NÃO FOR ESSA DATA, TROCAR EQUIPE: Cristiane Batista da Silva Ítalo Nascimento Santos Joana Angélica Costa Peixoto Joana Sueveny Barbosa Batista Jully Evany Oliveira santos PROFESSORA: Laélia Campos LOCAL: Sala 18 DFI/CCET/UFS – São Cristóvão 1. Objetivos

O objetivo desta atividade prática é contribuir para a compreensão do processo de carga e descarga de capacitores e do significado da constante de tempo de um circuito RC.

2. Materiais e Métodos 2.1. Materiais utilizados

Placa Arduino; Cabos; Multímetros; Jumpers; Protoboard; Potenciômetro; Capacitores.

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2.2. Metodologia Para ser realizado o processo de carga e descarga, foi montado um circuito RC, onde a carga é feita em um intervalo de tempo dependente da capacitância C e da resistência do resistor R em série com o circuito. E no experimento aqui descrito, a associação de um resistor R em série com o capacitor foi arranjada como apresenta o esquema a seguir:

Figura 1: Esquema simplificado de um circuito utilizado para entender o processo de carga de um capacitor em um circuito RC.

Primeiramente, utilizando o menor capacitor disponibilizado na bancada, foi realizada a medida da sua resistência com a chave na posição de descarga, para garantir que o capacitor estava vazio. Com o potenciômetro girado para a direita ao máximo, o valor da resistência entre a perna esquerda e a central foi medido e posteriormente, o cabo foi ligado na porta USB do PC para a execução do programa Capacitor_DFI.exe. A chave foi acionada na posição carga para o circuito ser fechado e dar início ao aumento de tensão e passagem de corrente no circuito. O processo de carga foi realizado até ser alcançada a tensão máxima permitindo a saturação de cargas no capacitor e após sua saturação a chave foi colocada na posição descarga e todos os valores obtidos no programa foram devidamente armazenados. A experiência foi refeita para o segundo capacitor que possuía capacidade de armazenamento maior, com o mesmo valor do resistor e também com o segundo capacitor, porém com a resistência em torno de 50% do valor inicial, nos dois casos os valores fornecidos pelo programa também foram armazenados. 3. Resultados e Discussão Ao adicionarmos os dados obtidos em sala, do processo de carga e descarga dos capacitores no programa SciDavis, foi possível a construção dos gráficos. Em todos os casos, para simplificar a equação inserida no programa, foi utilizado o parâmetro K para expressar o tempo RC nos processos de carga. E em todos os processos de descarga, o parâmetro utilizado para a obtenção do RC referente ao tempo foi G.

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1. Capacitor menor e resistência máxima: Ajuste não linear para a carga: 4.34*(1-exp(-(x-1.21)/K)).

Figura 2: Ajuste não linear para a carga do capacitor menor.

O valor para o tempo foi de K = 3,66973438198684 +/- 0,00647656122971883 Ajuste não linear para a descarga: 4.34*exp(-(x-25.58)/G).

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Figura 3: Ajuste não linear para a descarga do capacitor menor.

Valor

gerado

pelo

programa

para

o

tempo:

G

=

4,21341507802275

+/-

0,00704822459669997. 2. Capacitor maior e resistência máxima: No segundo caso, utilizamos a seguinte função para a obtenção do tempo K e do ajuste não linear da carga: 4.91*(1-exp(-(x-0.76)/K))

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Figura 4: Ajuste não linear para a carga do capacitor maior.

O valor obtido para o tempo foi: K = 8,87194036306927 +/- 0,0129096518930943 A seguir, está o ajuste não linear realizado para a descarga e foi observado que o tempo em que se deu o início da descarga foi aos 42,93 segundos, então a função utilizada para o ajuste não linear foi: 4.91*exp(-(x-42.93)/G)

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Figura 5: Ajuste não linear para a descarga no capacitor maior.

Neste caso, o valor nos dado pelo programa para o tempo foi G = 9,54906830568978 +/0,00338391518734128. 3. Capacitor maior e resistência de 50%: No terceiro e último caso, a função utilizada para o ajuste na carga foi: 4.92*(1-exp(-(x-0.76)/K))

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Figura 6: Ajuste de carga capacitor maior e resistência a 50%.

Onde o valor encontrado para o tempo, foi de K = 4,59340261628007 +/0,00196387579230641.

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E o ajuste para a descarga 4.92*exp(-(x-21.94)/G)

Figura7: Ajuste de descarga capacitor maior e resistência a 50%.

Sendo G = 4,72030588738176 +/- 0,00382385432629942 o tempo de descarga encontrado. 4. Conclusões Fazer

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