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Capacitância

Visão Geral

Fonte: Yong P. Chen, PhD, Departamento de Física & Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade purdue, West Lafayette, IN

Este experimento usará capacitores comerciais e um capacitor de placas paralelas para demonstrar o conceito de capacitância. Um capacitor armazena cargas opostas em dois condutores, por exemplo, duas placas metálicas opostas, levando a uma diferença potencial (queda de tensão) entre os dois condutores. A quantidade de carga em cada condutor é proporcional a essa queda de tensão, com a capacitância como fator de proporcionalidade. Se a tensão estiver mudando com o tempo, a corrente fluindo para o capacitor será proporcional à taxa dessa mudança, e novamente a capacitância é o fator de proporcionalidade.

A capacitância do capacitor da placa paralela é o produto da constante dielétrica com a distância entre as placas divididas pela área da placa. Este experimento demonstrará a proporcionalidade com a distância, primeiro depositando alguma carga no capacitor e, em seguida, usando um voltímetro de alta impedância (eletrometro) para monitorar a tensão entre as placas à medida que a distância é aumentada. A mudança de tensão também será monitorada com um material dielétrico, como uma placa de plástico inserida no espaço entre as placas metálicas.

Um medidor de capacitância será utilizado para medir diretamente o capacitão, bem como para medir conexões paralelas e em série de capacitores disponíveis comercialmente e para estudar como o capacito total está relacionado aos capacitâncias individuais.

Procedimento

1. Carregar um capacitor

  1. Obtenha um capacitor comercial com capacitância C = 470 μF (ou algum valor semelhante), uma fonte de tensão programável e um medidor de amplificação (ou vários medidores que possam medir a corrente).
  2. Com a fonte de tensão definida como 0 V, conecte o terminal "+" da fonte de tensão a um terminal do capacitor, com o medidor de amplificação entre eles, e conecte o terminal "−" da fonte de tensão ao outro terminal, como na Figura 1. A conexão pode se

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Resultados

Para um capacitor, um gráfico de i atual versus taxa de rampa ΔV/Δt é linear, como mostrado na Figura 7. Uma vez que a corrente é a taxa da mudança na carga Q em um terminal condutor, isso também reflete a relação linear entre carga Q e tensão V para um capacitor(Equação 1). A inclinação da linha é igual à capacitância do capacitor(Equação 2).

Par...

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Aplicação e Resumo

Neste experimento, foi demonstrado o carregamento de um capacitor, onde a corrente é o produto da capacitância e da taxa de mudança de tensão. Ao observar como a tensão varia dada uma carga fixa, demonstramos como a capacitância de um capacitor de placa paralela varia com a separação e com o meio entre as placas.

O medidor de capacitância também pode ser usado para medir diretamente o capacitão, e determinar o capacito total para capacitores conectados em paralelo ou em série.

...

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