Universidade Federal de Uberlndia

Relatrio da Prtica Capacitor Varivel e Dieltricos

Luis Arthur Dantas De FreitasLuiz Henrique de Oliveira

Disciplina: Experimental de Fsica II Prof. : Regiane Godoy de Lima

Maio, 2014IntroduoO seguinte relatrio tem por objetivo apresentar e discutir a experincia Capacitor Varivel e Dieltricos realizada no dia 27 de maio de 2014. Os capacitores so componentes eletrnicos que armazenam energia em um intervalo de tempo. So compostos por duas placas condutoras carregadas com cargas opostas e entre elas existe um meio isolante chamado dieltrico. A capacitncia uma propriedade dos capacitores e depende do meio dieltrico e das distncias entre as placas condutoras. Os capacitores so muito utilizados em circuitos eletrnicos que possuem componentes que necessitam de uma alimentao em corrente contnua, enquanto a fonte est ligada em corrente alternada.

Materiais e MtodosO objetivo dessa experincia era compreender as propriedades dos capacitores, como a variao da capacitncia em relao distncia entre as placas metlicas. Para isso utilizamos um capacitor varivel com escala de distncia (Leybold Didactic) ligado a um capacitmetro digital. Discos de cartolina e de Espuma Vinlica Acetinada (EVA) foram utilizados para alterar o dieltrico e a distncia entre as placas e uma trena. Observe o esquema do capacitor utilizado.

Figura 01: Esquema do capacitor varivel (Leybold Didactic).

Primeiramente, tiramos nota do dimetro das placas para posteriormente calcularmos o valor da rea. Em seguida verificamos a capacitncia, com o ar sendo o meio dieltrico, para cada distncia ajustada entre as placas e comeamos com uma distncia mnima na iminncia de contato entre as duas. Na segunda parte da experincia usamos discos de cartolina como meio dieltrico e realizamos os mesmos procedimentos de medida. Iniciamos com um disco e fomos acrescentando de dois em dois. J na ltima parte, o material que utilizamos como dieltrico foi a Espuma Vinlica Acetinada (EVA) e medimos os valores da capacitncia para cada quantidade de discos de EVA. Iniciamos com apenas um e acrescentamos de um em um at inteirar cinco discos entre as placas.Confira o esquema do capacitor com os dieltricos.

Figura 02: Esquema do capacitor varivel com material dieltrico (Leybold Didactic).

Resultados Obtidos e DiscussoTomamos nota do dimetro das placas a fim de calcular o valor da rea.

Na primeira parte medimos a capacitncia considerando o ar como dieltrico. Confira os valores na tabela a seguir em que d representa a distncia entre as placas.

Tabela 01: Tabela com os valores de capacitncia referente ao ar como dieltrico.

d(mm)C(nF)

10,463

30,182

50,125

100,08

150,064

200,056

Com esses valores plotamos a curva da capacitncia pela distncia, confira a seguir.

Grfico 01: Grfico plotado com os valores da Tabela 01.

Como esperado a curva no foi linear e sim uma exponencial decrescente. Sendo assim, iremos linearizar a curva aplicando o mtodo linearizao, multiplicando os valores da capacitncia e distncia por logaritmo natural (ln). Confira os novos resultados aps aplicarmos ln nos valores da tabela anterior.

Tabela 02: Tabela com os valores da Tabela 01 linearizados.

ln(d) [mm]ln(C) [nF]

0,00000-0,77002

1,00000-1,70374

1,60943-2,07944

2,30258-2,52572

2,70805-2,74887

2,99573-2,8824

Agora, para esses valores iremos plotar uma nova curva.

Grfico 02: Grfico plotado com os valores da Tabela 01 linearizados.

Aps a linearizao percebemos que a curva apresentou um aspecto mais linear, facilitando a anlise e clculo do coeficiente angular da reta. A seguir sero mostrados os resultados obtidos nas medidas feitas com o papel cartolina como meio dieltrico do capacitor. Observe a tabela.

Tabela 03: Tabela com os valores de capacitncia referente ao papel cartolina como dieltrico.

d(mm)C(nF)

0,51,7

0,51,851

0,81,921

1,31,620

1,51,05

1,70,95

Para esses valores iremos plotar a curva do grfico.

Grfico 03: Grfico plotado com os valores da Tabela 03.

Podemos observar que o grfico no representa a curva de uma funo, sendo assim impossvel realizar a linearizao da mesma. Na sequncia, os valores da ltima parte do experimento que foi utilizar o EVA como material do meio dieltrico do capacitor. Confira os valores na tabela a seguir.

Tabela 04: Tabela com os valores de capacitncia referente ao EVA como dieltrico.

d(mm)C(nF)

1,40,353

2,90,203

4,30,146

5,90,119

7,20,102

Assim como feito com as tabelas anteriores, iremos plotar a curva do grfico com esses valores.

Grfico 04: Grfico plotado com os valores da Tabela 04.

Similar do Grfico 01, esse tambm lembra a curva uma exponencial decrescente. Neste caso, conseguimos realizar a linearizao que ser feita da mesma forma multiplicando os valores da capacitncia e distncia por logaritmo natural. Confira.

Tabela 05: Tabela com os valores da Tabela 04 linearizados.

ln(d) [mm]ln(C) [mm]

0,33647-1,04129

1,06471-1,59455

1,45862-1,92415

1,77495-2,12863

1,97408-2,28278

Com esses valores plotaremos a curva linearizada.

Grfico 05: Grfico plotado com os valores da Tabela 04 linearizados.

Podemos notar que aps todos esses resultados que o Grfico 01 e o Grfico 03 puderam ser linearizados facilmente, j o Grfico 02 toma a forma de uma no funo, portanto sua linearizao no possvel. A partir disso, podemos inferir que as medies obtidas da segunda tabela so errneas. Alm de tomar a forma de uma no funo, tambm podem notar que de acordo com a teoria a funo deveria ser decrescente para todos os pontos, mas no intervalo d = [0,5 ; 0,8] a funo crescente, portanto, devemos inferir que as medies obtidas da Tabela 03 no podem ser consideradas para clculos tericos, apenas para aprimoramento da prtica de medio.Concluso

De fato, observamos que quando variamos a distncia e o dieltrico entre as placas de um capacitor o valor da capacitncia ser alterado. Melhores resultados foram observados no ar e na espuma vinlica acetinada como meios dieltricos, porm no conseguimos valores satisfatrios para o papel cartolina como o dieltrico do capacitor. Os valores medidos no faziam jus a teoria, j que o valor da capacitncia deveria ir decrescendo medida que o dieltrico fosse aumentando. Apesar disso, conseguimos compreender o funcionamento de um capacitor e a importncia do dieltrico para o mesmo.

Referncias

DESCONHECIDO. Eletricidade e Magnetismo: Capacitores com Dieltricos.Disponvel em: < http://www.if.ufrgs.br/ />. Acesso em: 29 maio 2014.

FOSCHINI, Mauricio; MARLETTA, Alexandre; IWAMOTO, Wellington Akira.Apostila de Laboratrio de Eletrosttica e Eletrodinmica: Capacitor Varivel e Dieltricos.Instituto de Fsica, Uberlndia.

VIRTUOUS, Grupo.S Fsica:Capacitores. Disponvel em: . Acesso em: 28 maio 2014.