EX 07.1 - Carga e descarga de Capacitores - Parte Prática

A carga elétrica (Q) armazenada por um capacitor (C) é dada por: Q = C.V . Onde: C é a capacitância em Farad, V é a  tensão elétrica em Volts e a unidade de carga elétrica é Coulomb. Exemplo: Q = 100µF .12V = 1200µC. 

A energia elétrica armazenada pelo capacitor será:   W = C.V.V / 2 =>  w = 100µ.12.12/ 2     =>    w = 100.10-6.144 / 2 => W = 0,0072 joule.

Para carga e descarga de capacitores usamos o circuito abaixo: A função do resistor R é controlar o tempo de carga do capacitor. O tempo de carga depende diretamente do produto RC. Após uma constante de tempo RC, o capacitor carrega com 63,2% da tensão da fonte.( 63,2% de V ).

R.C = 100.103. 100.10--6  =>  R.C =10000.10--3 = 10 segundos.

Após 5.R.C, o capacitor está praticamente carregado com a tensão da fonte (99,3% de V ).

t = 5.R.C = 5. 100.103. 100.10--6 => t =  50000.10--3 segundos => t = 50 segundos

Para controlar o tempo de descarga liga-se um resistor em paralelo com o mesmo. A função do resistor R é controlar o tempo de descarga do capacitor e este depende diretamente do produto RC. Após uma constante de tempo RC, o capacitor perde 63,2% da sua carga.(ainda tem 36,8% da carga inicial). Após 5.R.C, o capacitor estará praticamente descarregado.  (terá somente 0,7% da carga inicial). 

Com a chave na posição 1, o capacitor carrega através do resistor R1 e com a chave na posição 2 descarrega através do resistor R2. Se  R1 = R2,  o  tempo de carga é igual ao tempo de descarga.

Para a carga e a descarga tem-se uma função exponencial. No início do processo, a tensão varia rapidamente num pequeno intervalo de tempo e no final do processo, a tensão varia lentamente num grande intervalo de tempo.

A tensão na carga do capacitor é calculada por: Vc = V ( 1 - e^-(t/RC) ) [V] ;

A tensão na descarga do capacitor é calculada por: Vc = V (  e^-(t/RC) ) [V] ;

Parte Prática: Monte o circuito e com o capacito descarregado, acione a chave e o cronômetro. Determine e anote o instante em que cada tensão for atingida, anote os valores em uma tabela.

Vcc = 10 Volts		Resistor = 10 KW			Capacitor = 1000 mF			RC =
Volts (V)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Tempo (s)

No link a seguir há o exercício de aplicação: 24_04_32 Aplicação de carga e descarga de Capacitor. 

Há uma calculadora online para constante de tempo em circuitos RC disponível em: Digikey_Calculators_Electronic .

© Direitos de autor. 2024: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2024