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Relatório sobre Circuitos RC, Trabalhos de Física Experimental

Relatório sobre o experimento de circuitos RC

Tipologia: Trabalhos

2023

Compartilhado em 24/09/2023

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julia-silva-neves-1 🇧🇷

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Baixe Relatório sobre Circuitos RC e outras Trabalhos em PDF para Física Experimental, somente na Docsity! Universidade Federal de Campina Grande Centro de Ciências e Tecnologia Unidade Acadêmica de Física Lab. Ótica, Eletricidade e Magnetismo Curso: Engenharia Elétrica RELATÓRIO 9: CIRCUITO RC Aluno: Júlia Silva Neves Matrícula: 122110321 Turma: 10 Professor: Marcos Gama Campina Grande, 23 de setembro de 2023 1. INTRODUÇÃO Um circuito RC é um tipo de circuito elétrico que combina um resistor (R) e um capacitor (C) em série ou em paralelo. Em um circuito RC série, o resistor e o capacitor estão conectados em série então a corrente que flui pelo resistor também flui pelo capacitor, enquanto em um circuito RC paralelo, eles estão conectados em paralelo, logo, a tensão através do resistor é a mesma que através do capacitor. A constante de tempo é(τ = 𝑅𝐶) uma característica importante desses circuitos e determina o comportamento temporal, sendo calculada multiplicando a resistência (R) pela capacitância (C). A relação entre o resistor (R) e o capacitor (C) em um circuito RC gera comportamentos distintos ao longo do tempo. Durante a carga, a corrente diminui gradualmente à medida que o capacitor acumula carga. Na descarga, a corrente aumenta à medida que o capacitor libera a energia armazenada. O tempo de carga e descarga é determinado pelo produto da resistência e da capacitância (τ = RC), permitindo ajustar o tempo de resposta do circuito conforme necessário para diversas aplicações. Os circuitos RC desempenham um papel fundamental em eletrônica e são amplamente utilizados em uma variedade de aplicações devido à sua capacidade de modificar o comportamento de sinais elétricos e temporizar eventos. Os circuitos RC em série são frequentemente usados para atrasar ou suavizar transições de sinais, como em circuitos de temporização, já em paralelo são comuns em filtros passa-baixa e passa-alta, onde permitem que determinadas frequências de sinal passem enquanto atenuam outras. Neste experimento vamos calcular a constante de tempo de descarga de um circuito RC e analisar o comportamento transitório desse circuito utilizando um osciloscópio. Além disso, investigaremos as propriedades qualitativas e quantitativas da corrente em circuitos RC, bem como as várias configurações de componentes e suas aplicações práticas. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES No decorrer do primeiro experimento, montamos o circuito com a finalidade de carregar um capacitor. Este circuito envolveu a conexão do capacitor a uma fonte de tensão e a um resistor. Assegurando que os circuitos estavam corretamente configurados, procedemos às medições necessárias e registramos os dados obtidos na tabela abaixo: t(s) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 (µA)𝐼 1 45 41 37 34 30,5 28 25 23 21 19 17 15,5 14,5 13 12 (µA)𝐼 2 45 42 38 34 31 28 26 24 21 19 18 16 14 13 12 (µA)𝐼 3 45 41 37 34 30 28 25 23 21 19 17 16 14 13 12 (µA)𝐼 𝑚 45 41,3 37,3 34 30,5 28 25,3 23,3 21 19 17,3 15,8 14,1 13 12 Tabela 1 - Carregamento do Capacitor Gráfico 01 -Carregamento do Capacitor Parâmetros do Gráfico 01 Pela fórmula , teríamos um gráfico exponencial, porém fizemos a 𝑖(𝑡) = ε 𝑅 𝑒 −𝑡 𝑅𝐶 linearização da curva aplicando no eixo das coordenadas . Logo, como o gráfico está𝑙𝑛(𝐼) linearizado, o que temos é a seguinte fórmula: .𝑙𝑛(𝐼 𝑡 ) = 𝑙𝑛(𝐼 0 ) − 𝑡 𝑅𝐶 Portanto, podemos relacionar as informações do gráfico de tal maneira𝑌 = 𝐴𝑋 + 𝐵 que . Então, obtemos o valor RC a partir da𝑌 = 𝑙𝑛(𝐼 𝑡 ), 𝑋 = 𝑡, 𝐴 =− 1 𝑅𝐶 𝑒 𝐵 = 𝑙𝑛(𝐼 0 ) inclinação da reta (K), em que . Logo:𝐾 = 𝑙𝑛(𝐼 1 )−𝑙𝑛(𝐼 2 ) 𝑡 2 −𝑡 1 . Então:𝐾 =− 1 𝑅𝐶 ⇒ 𝑅𝐶 =− 1 𝐾 ⇒ 𝑅𝐶 =− 𝑡 2 −𝑡 1 𝑙𝑛(𝐼 1 )−𝑙𝑛(𝐼 2 ) 𝑅𝐶 =− 20−10 𝑙𝑛(41,3)−𝑙𝑛(45) = 116, 55 𝑠 No segundo experimento, configuramos o circuito para analisar o processo de descarregamento de um capacitor ao longo do tempo. Neste cenário, o capacitor estava desconectado da fonte de tensão, permitindo-nos observar como ele se descarregava gradualmente. Garantindo que os circuitos estavam adequadamente montados, procedemos com as medições necessárias e registramos os dados obtidos na tabela a seguir: t(s) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 (µA)𝐼 1 45 41 37 34 30 28 25 23 20,5 18,5 17 15 14 13 12 (µA)𝐼 2 45 41 37 34 30,5 28 25 23 21 18,5 17 15,5 14 13 11,5 (µA)𝐼 3 45 41 37 34 30 27,5 25 23 20,5 19 17 15 14 13 11,5 (µA)𝐼 𝑚 45 41 37 34 30,2 27,8 25 23 20,7 18,7 17 15,2 14 13 11,7 Tabela 2 - Descarregamento do Capacitor Gráfico 02 - Descarregamento do Capacitor Parâmetros do Gráfico 02 𝑅𝐶 =− 20−10 𝑙𝑛(41)−𝑙𝑛(45) = 107, 42 𝑠 A resistência do circuito é definida como , enquanto a𝑅 = 100 · 103 Ω capacitância é . Portanto, podemos calcular o valor da constante𝐶 = 1000 · 10−6 𝐹 teórica da seguinte forma: .𝑅𝐶 = 103 · 10−6 · 102 · 103 = 10² = 100 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠