Universidade Federal de Uberlândia
Relatório da Prática “Capacitor Va Variável e Dielétricos” Dielétricos”
Luis Arthur Arthur Dantas De Freitas Luiz Henrique de Oliveira
Disciplina: Experimental de Física !r"#$% : &e'iane ("d") de Lima
*ai"+ ,-./
ntr"du01" O se'uinte relat2ri" tem p"r "b3etiv" apresentar e discutir a experi4ncia 56apacit"r 7ari8vel e Diel9tric"s realizada n" dia ,; de mai" de ,-./$ Os capacit"res s1" c"mp"nentes eletr
*ateriais e *9t"d"s O "b3etiv" dessa experi4ncia era c"mpreender as pr"priedades d"s capacit"res+ c"m" a varia01" da capacitância em rela01" > distância entre as placas met8licas$ !ara iss" utilizam"s um capacit"r vari8vel c"m escala de distância ?Le)b"ld Didactic@ li'ad" a um capacitímetr" di'ital$ Disc"s de cart"lina e de Espuma 7inílica Acetinada ?E7A@ #"ram utilizad"s para alterar " diel9tric" e a distância entre as placas e uma trena$ Observe " esquema d" capacit"r utilizad"$ Figura 01: Esquema d" capacit"r vari8vel ?Le)b"ld Didactic@$
!rimeiramente+ tiram"s n"ta d" diâmetr" das placas para p"steri"rmente calcularm"s " val"r da 8rea$ Em se'uida veri#icam"s a capacitância+ c"m " ar send" " mei" diel9tric"+ para cada distância a3ustada entre as placas e c"me0am"s c"m uma distância mínima na imin4ncia de c"ntat" entre as duas$ a se'unda parte da experi4ncia usam"s disc"s de cart"lina c"m" mei" diel9tric" e realizam"s "s mesm"s pr"cediment"s de medida$ niciam"s c"m um disc" e #"m"s acrescentand" de d"is em d"is$ B8 na Cltima parte+ " material que utilizam"s c"m" diel9tric" #"i a Espuma 7inílica Acetinada ?E7A@ e medim"s "s val"res da capacitância para cada quantidade de disc"s de E7A$ niciam"s c"m apenas um e acrescentam"s de um em um at9 inteirar cinc" disc"s entre as placas$ 6"n#ira " esquema d" capacit"r c"m "s diel9tric"s$ Figura 02: Esquema d" capacit"r vari8vel c"m material diel9tric" ?Le)b"ld Didactic@$
&esultad"s Obtid"s e Discuss1" "mam"s n"ta d" diâmetr" das placas a #im de calcular " val"r da 8rea$ Diâmetro 25 cm =
Área
=
2 πR
Área
=
2π .
25 2
rea ≅ 78,54 cm ²
a primeira parte medim"s a capacitância c"nsiderand" " ar c"m" diel9tric"$ 6"n#ira "s val"res na tabela a se'uir em que d representa a distância entre as placas$ Taela 01: abela c"m "s val"res de capacitância re#erente a" ar c"m" diel9tric"$
d!""#
C!$F#
.
-+/G
-+.I,
J
-+.,J
.-
-+-I
.J
-+-G/
,-
-+-JG
6"m esses val"res pl"tam"s a curva da capacitância pela distância+ c"n#ira a se'uir$ %rá&ico 01: (r8#ic" pl"tad" c"m "s val"res da abela -.$
0.2 0.18 0.16 0.14 0.12
Capacitância (nF)
0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Distância entre as placas (mm)
22
6"m" esperad" a curva n1" #"i linear e sim uma exp"nencial decrescente$ =end" assim+ irem"s linearizar a curva aplicand" " m9t"d" lineariza01"+ multiplicand" "s val"res da capacitância e distância p"r l"'aritm" natural ?ln@$ 6"n#ira "s n"v"s resultad"s ap2s aplicarm"s ln n"s val"res da tabela anteri"r$ Taela 02: abela c"m "s val"res da abela -. linearizad"s$
l$!d# '""(
l$!C# '$F(
-+-----
K-+;;--,
.+-----
K.+;-;/
.+G-/
K,+-;//
,+-,JI
K,+J,J;,
,+;-I-J
K,+;/II;
,+J;
K,+II,/
A'"ra+ para esses val"res irem"s pl"tar uma n"va curva$ %rá&ico 02: (r8#ic" pl"tad" c"m "s val"res da abela -. linearizad"s$
0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
-0.5 -1 -1.5
Capacitância (nF) -2 -2.5 -3 -3.5
Distância entre as placas (mm)
Ap2s a lineariza01" percebem"s que a curva apresent"u um aspect" mais linear+ #acilitand" a an8lise e c8lcul" d" c"e#iciente an'ular da reta$ A se'uir ser1" m"strad"s "s resultad"s "btid"s nas medidas #eitas c"m " papel cart"lina c"m" mei" diel9tric" d" capacit"r$ Observe a tabela$
Taela 0): abela c"m "s val"res de capacitância re#erente a" papel cart"lina c"m" diel9tric"$
d!""#
C!$F#
-+J
.+;
-+J
.+IJ.
-+I
.+,.
.+
.+G,-
.+J
.+-J
.+;
-+J
!ara esses val"res irem"s pl"tar a curva d" 'r8#ic"$ %rá&ico 0): (r8#ic" pl"tad" c"m "s val"res da abela -$
2.5
2
1.5
Capacitância (nF)
1
0.5
0 0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
Distância entre as placas (mm)
!"dem"s "bservar que " 'r8#ic" n1" representa a curva de uma #un01"+ send" assim 9 imp"ssível realizar a lineariza01" da mesma$ a sequ4ncia+ "s val"res da Cltima parte d" experiment" que #"i utilizar " E7A c"m" material d" mei" diel9tric" d" capacit"r$ 6"n#ira "s val"res na tabela a se'uir$ Taela 0*: abela c"m "s val"res de capacitância re#erente a" E7A c"m" diel9tric"$
d!""#
C!$F#
.+/
-+J
,+
-+,-
/+
-+./G
J+
-+..
;+,
-+.-,
Assim c"m" #eit" c"m as tabelas anteri"res+ irem"s pl"tar a curva d" 'r8#ic" c"m esses val"res$ %rá&ico 0*: (r8#ic" pl"tad" c"m "s val"res da abela -/$
0.25
0.2
0.15
Capacitância (nF)
0.1
0.05
0 2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
Distância entre as placas (mm)
=imilar > d" (r8#ic" -.+ esse tamb9m lembra a curva uma exp"nencial decrescente$ este cas"+ c"nse'uim"s realizar a lineariza01" que ser8 #eita da mesma #"rma multiplicand" "s val"res da capacitância e distância p"r l"'aritm" natural$ 6"n#ira$ Taela 0+: abela c"m "s val"res da abela -/ linearizad"s$
l$!d# '""(
l$!C# '""(
-+G/;
K.+-/.,
.+-G/;.
K.+J/JJ
.+/JIG,
K.+,/.J
.+;;/J
K,+.,IG
.+;/-I
K,+,I,;I
6"m esses val"res pl"tarem"s a curva linearizada$
%rá&ico 0+: (r8#ic" pl"tad" c"m "s val"res da abela -/ linearizad"s$
0 1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
-0.5
-1
Capacitância (nF) -1.5
-2
-2.5
Distância entre as placas (mm)
!"dem"s n"tar que ap2s t"d"s esses resultad"s que " (r8#ic" -. e " (r8#ic" - puderam ser linearizad"s #acilmente+ 38 " (r8#ic" -, t"ma a #"rma de uma n1" #un01"+ p"rtant" sua lineariza01" n1" 9 p"ssível$ A partir diss"+ p"dem"s in#erir que as medi0Mes "btidas da se'unda tabela s1" err
6"nclus1" De #at"+ "bservam"s que quand" variam"s a distância e " diel9tric" entre as placas de um capacit"r " val"r da capacitância ser8 alterad"$ *elh"res resultad"s #"ram "bservad"s n" ar e na espuma vinílica acetinada c"m" mei"s diel9tric"s+ p"r9m n1" c"nse'uim"s val"res satis#at2ri"s para " papel cart"lina c"m" " diel9tric" d" capacit"r$ Os val"res medid"s n1" #aziam 3us a te"ria+ 38 que " val"r da capacitância deveria ir decrescend" > medida que " diel9tric" #"sse aumentand"$ Apesar diss"+ c"nse'uim"s c"mpreender " #unci"nament" de um capacit"r e a imp"rtância d" diel9tric" para " mesm"$
&e#er4ncias
D,-C./,CD. ,letricidade e 3ag$etis"o: 6apacit"res c"m Diel9tric"s$ Disp"nível em: R http:SSTTT$i#$u#r's$brS S$ Acess" em: , mai" ,-./$ FO=6H+ *aurici"P *A&LEA+ AlexandreP VA*OO+ Vellin't"n AWira$ 4postila de 5aoratório de ,letrostática e ,letrodi$6"ica: 6apacit"r 7ari8vel e Diel9tric"s$ nstitut" de Física+ Uberlândia$ 7&UOU=+ (rup"$ -ó F7sica: 6apacit"res$ Disp"nível em: Rhttp:SSTTT$s"#isica$c"m$brS$ Acess" em: ,I mai" ,-./$