3. LABORATÓRIO 3 - CAPACITORES

3-1 3. LABORATÓRIO 3 - CAPACITORES 3.1 OBJETIVOS Após completar essas atividades, você deverá ser capaz de: (a) (b) (c) (d) (e) (f) Determinar o valor da reatância capacitiva de valores medidos. Determinar o valor dos capacitores a partir da reatância Determinar o valor dos capacitores conectados em paralelo a partir de valores medidos. Determinar a reatância capacitiva dos capacitores conectados em série. Determinar a capacitância dos capacitores conectados em série. Determinar a capacitância total dos capacitores conectados em série. 3.2 EQUIPAMENTO 1 Osciloscópio 1 Gerador de função 1 Unidade central de processamento PU-2000 1 Placa de circuito impresso EB-103 3.3 DISCUSSÃO

3-2 CAPACITORES EM PARALELO Quando os capacitores estão conectados em paralelo, a capacitância total é dada pela soma dos capacitores individuais. Ctotal = C1 + C2 + C3+...+Cn (3.1) A reatância dos capacitores paralelos pode ser combinada da mesma forma que os resistores estão combinados em paralelo. 1 1 1 1 1 = + + +... + (3.2) t 1 2 3 Para o caso especial de dois capacitores em paralelo, a reatância é dada por: n t = 1. 2 + 1 2 (3.3) 0 valor da reatância capacitiva pode ser calculado a partir dos valores medidos de tensão e corrente. c Vc = (3.4) I reativa : 0 valor do capacitor pode então ser determinado pela fórmula da capacitância c 1 f C ou C 1 = = 2. π.. 2. π. f. c (3.5) 3.4 PROCEDIMENTO

3-3 1. Conecte o gerador de função a C2 (lµf) e o osciloscópio para medir a tensão em C2 e a corrente, como mostra a Figura 3. 1. Coloque o jumper para ligar C2 no circuito: a) Conexões Reais b) Diagrama Esquemático Figura 3. 1 - Capacitores em Paralelo 2. Ajuste o gerador de função para uma freqüência de 1000Hz e uma tensão de 4V p-p. 3. Use o osciloscópio para medir a tensão e a corrente através de C2 e registre na Tabela 3.1. 4. Repita essas medidas em C3 (0,15µF). 5. Conecte C2 e C3 em paralelo no circuito, e meça a tensão e a corrente através da combinação de C2 e C3 em paralelo.

3-4 TENSÃO TENSÃO CORRENTE REATÂNCIA CAPACITÂNCIA CANAL 1 CANAL 2 (ma) (Ω) (µf) C2 C3 C2 e C3 Tabela 3. 1: Tensão e Corrente através dos Capacitores 6. Calcule a corrente, a reatância e a capacitância de C2, C3 e da combinação em paralelo de C2 e C3. 3.5 OBSERVAÇÕES a) Calcule a capacitância combinada de dois capacitores em paralelo e compare com os resultados experimentais. b) Calcule o valor combinado de duas reatâncias em paralelo e compare com o valor obtido experimentalmente.

3-5 c) A soma das correntes individuais é igual ao total? Qual das leis de Kirchhoff se aplica a este caso? 3.6 DISCUSSÃO CAPACITORES EM SÉRIE Quando os capacitores estão conectados em série a soma de suas reatâncias é igual à de suas capacitâncias. total = + + +... + 1 2 3 n (3.6) As capacitâncias individuais podem ser combinadas através da fórmula: 1 1 1 1 1 = + + +... + (3.7) C C C C C total 1 2 3 Para dois capacitores em série há uma fórmula mais simples: n C t = C1. C2 C + C 1 2 (3.8) 3.7 PROCEDIMENTO 1. Conecte C2 e C3 em série, e conecte o gerador de função como mostra a Figura 3. 2.

3-6 a) Conexões Reais b) Diagrama esquemático Figura 3. 2 - Capacitores em Série 2. Ajuste o gerador de função a uma freqüência de 1500Hz, e uma tensão de saída de 4Vp-p. 3. Use o osciloscópio para medir a tensão através da combinação e do fluxo de corrente (meça a tensão através de R2). 4. Usando o osciloscópio no modo diferencial, meça a tensão através de C2 apenas, depois através de C3 apenas. Para usar o osciloscópio no modo diferencial, ajuste ambos os canais para exatamente a mesma sensibilidade, ajuste a SELEÇÃO DE TRAÇO para SOMAR, e INVERTA para o canal 2. A medição é feita conectando-se as duas pontas de prova a lados opostos do componente através do qual está sendo medida a tensão. Não esqueça de conectar ambos os fios terra das pontas de prova ao ponto onde está marcado "terra do osciloscópio" na Figura 3. 2.

3-7 5. Registre todos os resultados na Tabela 3. 2 e calcule a corrente na combinação em série, a reatância de cada capacitor e a combinação em série. TENSÃO CORRENTE REATÂNCIA CAPACITÂNCIA V ma Ω µf C2 C3 C2 e C3 Tabela 3. 2: Tensão e Corrente através dos Capacitores 3.8 OBSERVAÇÕES a) Compare a reatância total calculada com a medida. b) Compare o valor teórico com o valor medido da capacitância total. c) A soma das tensões de C2 e C3 é igual à tensão de entrada? d) Qual das leis de Kirchhoff aplica-se a este caso?