Alunos: Caio Araújo, David Martinez, Emerson
Rocha e Lorhana Sousa
Curso: Engenharia Elétrica
Disciplina: FIS213P
Professor: Daniel de Sento Se
RELATÓRIO IV
CAMPO ELÉTRICO UNIFORME E
CAPACITOR
Salvador - BA
Outubro de 2022
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Relatório IV: Estudo do Campo Elétrico Uniforme e Capacitores de Placas Paralelas, Notas de aula de Eletrotécnica
Um relatório de um estudo sobre o campo elétrico uniforme e capacitores de placas paralelas. O texto aborda a composição e função de capacitores, a relação entre a capacitância, área e distância entre as placas, e a lei de gauss para calcular o campo gerado por uma placa infinita uniformemente carregada. Além disso, o documento discute a importância da constante dielétrica e as cargas de polarização no dielétrico. O relatório também inclui informações sobre a energia armazenada em capacitores e a máxima tensão que pode ser aplicada a eles.
Tipologia: Notas de aula
2022
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Alunos: Caio Araújo, David Martinez, Emerson Rocha e Lorhana Sousa Curso: Engenharia Elétrica Disciplina: FIS213P Professor: Daniel de Sento Se
RELATÓRIO IV
CAMPO ELÉTRICO UNIFORME E
CAPACITOR
Salvador - BA Outubro de 2022
1. Objetivo Desenvolver um estudo a respeito do campo elétrico uniforme e sobre capacitores de placas paralelas. 2. Introdução Um capacitor é composto por duas placas metálicas, separadas por um material isolante chamado dielétrico (papel, cerâmica, plástico ou até mesmo o ar). Sua função é armazenar energia elétrica por um período determinado pelas características do circuito, até que este seja interrompido ou a fonte desligada. Capacitância ou capacidade (C), medida em farads (F), é a propriedade que estes dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático e está relacionada com a geometria das placas e a constante dielétrica do meio isolante usado entre as placas. Suponhamos o caso de duas placas condutoras idênticas, paralelas entre si, separadas por uma distância S e com área A, tal como mostrado na figura 1. Uma das placas está carregada com uma carga +Q e a outra com uma carga –Q. Figura 1 – Capacitor de Placas Paralelas Uma aproximação que vamos fazer é desconsiderar o chamado efeito de borda, vamos calcular o campo gerado por cada placa como se ela fosse infinita. O campo gerado por uma placa infinita uniformemente carregada pode ser calculado pela lei de Gauss sendo dado por:
Para calcular a energia armazenada, basta integrar a equação acima de 0 a Q: Lembrando que Q = CV Essa energia pode ser recuperada quando o capacitor é descarregado, e por isso é dito que ela fica armazenada no capacitor ou, mais precisamente, no campo elétrico entre as placas. O capacitor pode então armazenar energia, para fornecê-la ao circuito em momentos de picos de consumo ou quando há uma falha da fonte. A máxima tensão que pode ser aplicada a um capacitor é limitada pelo fenômeno da ruptura dielétrica. Quando o campo elétrico atinge um valor limite, o dielétrico se torna condutor. O valor de campo elétrico que causa a ruptura depende do dielétrico, e é geralmente da ordem de MV/m.
3. Material Utilizado Para a execução do experimento foram utilizados os seguintes materiais: Kit Elektrofeldmeter com placas condutoras, trilho, suporte p/ placas; Fonte de tensão (50V); Sondas; Régua; Multímetros digitais.
4. Procedimento Experimental 4.1. Experimento 1: O primeiro passo do experimento em questão foi montar o circuito com os materiais necessários. Inicialmente as placas foram dispostas à uma distância de 35mm uma da outra e variou-se a tensão de 5 em 5V até o valor máximo de 50V. Por conseguinte, foram realizadas as medições de tensão no primeiro medidor, ligado à fonte, e no segundo, a fim de obter o potencial do campo elétrico gerado entre as placas. Figura 4. Montagem experimental. - Dados Experimentais Figura 3. Kit Elektrofeldmeter. Figura 1. Fonte de tensão, sondas e multímetro para leitura do potencial. Figura 2. Multímetro para leitura da tensão.
Distância (mm) Tensão Multímetro 2 – Campo (V) Campo Elétrico (N/C) 45 6,21 0, 55 5,52 0, 65 4,94 0, 75 4,59 0, 85 4,24 0, Tabela 2. Dados obtidos na segunda montagem.
- Tratamento e Análise dos Dados Experimentais 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 0
f(x) = − 0 x + 0. R² = 0.
Gráfico E x d
Figura 6. Gráfico de campo elétrico versus distância.
**5. Discussão
- Conclusão**