A.L.2.2 CONDENSADOR PLANO

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1 A.L.2.2 CONDENSADOR PLANO FÍSICA 12.ºANO BREVE INTRODUÇÃO Os condensadores têm inúmeras aplicações. Há condensadores de várias formas e tamanhos e são estas características geométricas que determinam a sua capacidade. Neste trabalho pretende-se verificar a dependência da capacidade do condensador plano com as suas características geométricas e com o meio dieléctrico entre as armaduras. OBJECTIVOS Identificar um condensador como um componente de um circuito eléctrico capaz de armazenar e restituir energia eléctrica quando inserido num circuito. Relacionar a capacidade de um condensador plano com: o o a distância entre as armaduras; o dieléctrico. TRABALHO LABORATORIAL MATERIAL E EQUIPAMENTO (POR GRUPO) condensador plano com distância variável entre as armaduras régua 1 folha de mica, 1 placa de material acrílico, 1 folha de papel encerado (ou outros materiais que sirvam de dieléctrico) capacímetro (escala de 200 pf) ou multímetro com leitura de capacidade em alternativa ao capacímetro. 1

2 PROCEDIMENTOS 1. Montar o condensador de modo a que a distancia entre as placas possa variar entre 3 mm e 160 mm. Ligar cada uma das placas aos terminais do capacímetro (o condensador é carregado pelo próprio capacímetro). 2. Utilizando um capacímetro, medir valores da capacidade em função da distância entre as armaduras. 3. A uma distância fixa entre as placa, fazer variar o tipo de material colocado entre estas e medir os valores de capacidade obtidos. 2

3 REGISTO E TRATAMENTO DE DADOS VARIAÇÃO DA CAPACIDADE EM FUNÇÃO DA DISTÂNCIA Capacidade (nf) Distância entre as armaduras (cm) Fazendo as médias para o mesmo valor de distância, e convertendo a unidades SI, obtemos os seguintes dados:! Capacidade (F) Distância entre as armaduras (m)!!!! 1.00E E E E E Teoricamente sabemos que a capacidade varia com a distancia entre as placas, a sua área e a permitividade eléctrica do meio, de acordo com a expressão! =!!! Assim, para obter um gráfico linear, pode relacionar-se a capacidade com o inverso da distância! =!" 1!! =! 1! 3

4 com! =!". Para determinar a permitividade do ar basta fazer! =!! Capacidade em função do inverso da distância 2.5E-11 Capacidade (F) 2.0E E E E-12 y = 3E-13x + 8E-12 R² = E /d (m -1 ) Conseguimos assim determinar a permissividade do ar:! = 3 10!!"! 0,10! = 9,55 10!!" CN!! m!! (r=10cm) VARIAÇÃO DA CAPACIDADE EM FUNÇÃO DO DIELÉCTRICO Capacidade (nf) Dieléctrico Livro Livro Ar Ar 4

5 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A realização desta actividade experimental permitiu, numa primeira fase, determinar o valor da permissividade do ar (! = 9,55 10!!" CN!! m!! ). Este valor apresenta-se na mesma ordem de grandeza do valor apresentado no manual,! = 8, !!" CN!! m!!, e é relativamente próximo. O facto de a regressão linear não cruzar a origem é indicador de um factor de erro, uma vez que não era de esperar um valor zero de ordenada na origem. A segunda parte permitiu-nos verificar que o dieléctrico influencia bastante os valores de capacidade e de forma directamente proporcional. Assim, uma vez que com o dieléctrico livro obtivemos maiores valores de capacidade para a mesma área e mesma distância, pode afirmar-se que este dieléctrico têm uma maior permissividade. CONSIDERAÇÕES 1. O condensador pode ser improvisado com duas placas circulares revestidas com papel de alumínio, com o diâmetro aproximado de 20 cm. Como suporte, utilizar dois tubos de material isolante, colados a cada uma das placas e a uma base também isolante. A medição da distância entre as placas é simplificada se as placas puderem ser montadas num banco de óptica com escala milimétrica. É preferível que o banco de óptica seja de material plástico, para evitar os efeitos de cargas imagem. 2. O espaço entre as armaduras deve estar completamente preenchido com o dieléctrico em estudo porque, caso contrário, medir-se-á dois dieléctricos: o ar e o dieléctrico em estudo. 3. Nem todos os tipos de capacímetros têm precisão suficiente para este trabalho. Alternativamente, poderá ser utilizado um electrómetro (voltímetro de muito elevada resistência interna, pelo menos na ordem de 1G Ω). Neste caso, é necessário carregar o condensador com uma pilha ou fonte de tensão e medir a diferença de potencial entre as armaduras com o electrómetro. A experiência não deve ser realizada em dias húmidos. 5

6 BIBLIOGRAFIA Ventura, G., Fiolhais, M., Fiolhais, C., & Paixão, J. A. (2009). 12 F - Física - 12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda. Fiolhais, M., & al., e. (2004). Programa de Física, 12º ano. Ministério da Educação. 6