Roteiro do Laboratório de Física C: Estudo de Capacitores

VIRTUALAB ROTEIRO DO LABORATÓRIO DE FÍSICA C APACITORES Neste experimento você irá explorar as propriedades de um capacitor através da determinação das constantes de tempo Diretrizes Gerais 1 Materiais necessários Fonte de tensão Voltímetro ou multímetro digital Capacitor Resistor Protoboard Cronômetro Chave alavanca Fios de ligação 2 Procedimentos Passo 1 Monte o circuito na protoboard 2 de acordo com o esquemático que pode ser visualizado na janela Circuitos selecionando os componentes na maleta Passo 2 Utilizando o protoboard 2 e o cronômetro meça o tempo de carga total do capacitor Passo 3 Descarregando o capacitor meça o tempo de descarga total do capacitor Passo 4 Analisando os componentes da protoboard 2 calcule o valor teórico da constante de tempo do circuito TUTORIAL LAB VIRTUAL INTRODUÇÃO Conhecendo o laboratório virtual O capacitor é um dispositivo elétrico que apresenta característica capacitiva ou seja de armazenamento de cargas elétricas E neste experimento para poder determinar as propriedades de um capacitor você deverá encontrar o tempo de carga e descarga dele além da resi stência interna do multímetro utilizado para efetuar as medições de tensão No início do experimento é vista uma notificação onde é informado que ao pressionar a letra H do teclado será possível visualizar os itens que você pode interagir ao longo da r ealização do experimento além da indicação de como utilizar corretamente o mouse Na tela inicial é possível visualizar os dois conjuntos cada um com um multímetro e protoboard O número 1 esquerda já com seu circuito montado apresenta uma medida no multímetro O número 2 direita será utilizado para realizar a montagem do circuito no qual serão realizadas as medições com o multímetro 1 2 1 2 Para acionar o cronômetro clique com o botão esquerdo do mouse sobre o botão start localizado no display do cronômetro ou utilize a tecla P Para pausar a medição clique com botão esquerdo do mouse sobre o botão Pause disposto no display do cr onômetro ou clique novamente na tecla P Você poderá zerar o cronômetro clicando com o botão esquerdo do mouse no botão X PASSO 1 Montando o circuito Para a realização do experimento você precisará montar os componentes elétricos no protoboard 2 Inicialmente você deverá ver o circuito a ser montado Para isso acesse a opção de câmera Circuitos Observe o circuito referente ao protoboard 2 direita Importante Perceba que de acordo com o esquemático a chave possui os terminais 1 2 e 3 Quando a chave se encontra posicionada para esquerda os contatos 1 e 3 estão conectados e quando a chave se encontra para direita os contatos 1 e 2 estão conectados 1 1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 Utilizando o circuito proposto nos esquemáticos você deverá selecionar os componentes e inserilos no protoboard Para visualizar os componentes a serem utilizados na montagem do circuito acesse a opção de câmera Maleta Os componentes podem ser identificados na caixa de informação que aparece ao se posicionar a seta do mouse sobre o componente desejado Na montagem do circuito no protoboard 2 serão usados um capacitor de 20 m F e um resistor de 90 k W Para adicionar o componente na protoboard clique com o botão esquerdo do mouse sobre o componente desejado Inicialmente posicione o resistor no protoboard Importante Perceba que são exibidas duas opções onde o resistor pode ser inserido no circuito Verifique o esquemático e escolha a opção que se adequa ao circuito indicado Esta escolha verifica se o esquemático fornecido foi interpretado corretamente Caso tenha escolhido a posição errada para o resistor ou para o capacitor um aviso será indicado na tela Insira o resistor na posição adequada Observe que o resistor é posicionado no protoboard Acessando novamente a opção de câmera Maleta selecione o capacitor para inserilo no protoboard Posicione o capacitor de acordo com o esquem ático fornecido Veja que o capacitor foi posicionado no protoboard Em seguida acesse a opção de câmera Protoboard 2 e observe o circuito montado Para obter as informações acerca de ca da componente posicione a seta do mouse sobre o componente desejado e leia a caixa de informações Para voltar a tela inicial do experimento a cesse novamente a opção de câmera Bancada Passo 2 Carregando o capacitor Neste passo é utilizado o circuito 2 Para carregar o capacitor clique com o botão esquerdo do mouse sobre a chave alavanca indicada pela seta Simultan eamente ao acionamento da chave ative o cronômetro para medir o tempo em que o capacitor leva para ser carregado Observe que ao ativar a chave alavanca fechando o circuito o capacitor começa a ser carregado O multímetro começa a realizar a medição da tensão Veja também o tempo do cronômetro Anote o valor da tensão apresentada pelo multímetro e o tempo que o capacitor leva para carregar totalmente T cargatotal s V cargatotal V Medições Medição 1 2 3 4 Média T s Repita a instrução anterior até preencher a ta bela e por fim calcule a média dessas medições encontrando assim a constante de tempo através do tempo de carregamento do capacitor Passo 3 Descarregando o capacitor Neste passo é utilizado o circuito 2 Para descarregar o capacitor clique com o botão esquerdo do mouse sobre a chave alavanca indicada pela seta Simultaneamente ao acionamento da chave ative o cronômetro para medir o tempo que o capacitor leva para ser descarregado Observe que ao desativar a chave alavanca abrindo o circuito o capacitor começa a ser descarregado O multímetro começa a realizar a medição da tensão Veja também o tempo do cronômetro Medições Medição 1 2 3 4 Média T s Repita a instrução anterior até preencher a tabela e por fim encontre a média dessas medições encontrando assim a constante de tempo pelo tempo de descarregamento do capacitor Passo 4 Encontrando a constante de tempo Agora será calculado o valor d a constante de tempo de forma teórica sendo este valor comparado àquele encontrado experimentalmente A constante de tempo de um circuito RC é dada por τ R C Onde τ é a constante de tempo em segundos R é a resistência em ohms C é a capacitânc ia em farads Utilizando os dados do circuito 2 e ignorando a resistência interna do multímetro devido à sua influência desprezível no cálculo da constante de tempo encontre τ Teórico s Caso você já esteja familiarizado com o uso dos labs virtuais siga as instruções e analise os resultados com base no questionamento do Item 3 Caso você tenha dúvid as consulte o tutorial da página 3