Aula 07-2023.1-Instrumentação II-Associação de Capacitores, professor Rafael, nesta quinta, 17

O professor Rafael Rodrigues(UAFM, UFCG, campus Cuité) reivindicará ao reitor Antônio Fernandes da UFCG, a aquisição de materiais alternativos para os estudantes das disciplinas de instrumentação do curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité-PB.

Teremos 3 notas na disciplina de -Instrumentação II, do curso de Licenciatura em Física, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues, durante esse período atrasado 2023.1 da UFCG.

Nota 1-Projetos- PI-primeira prova. Listas de exercícios e resumos dos vídeos. Eletrostática: carga elétrica, lei de Coulomb, campo elétrico, potencial e capacitor.

Nota 2-PII-segunda provaListas de exercícios e resumos dos vídeos. Magnetóstica: força magnética, campo magnético de um fio condutor e a Lei de Ampère, corrente elétrica e resistência. Lei de Ohm. Planejamento e montagem de kits de eletricidade: a eletrólise e associação de Resistores (Lâmpadas). Planejamento e montagem de kits de Resistência elétrica: o chuveiro elétrico e o ferro elétrico. Faça um kit com lâmpadas, pode ser um circuito simples com somente uma lâmpada.

Nota 3. PIII-terceira prova. Listas de exercícios e resumos dos vídeos. Planejamento e montagem de kits para medir a corrente elétrica induzida: Lei de Faraday. Motor Elétrico. Transformação de energia elétrica em energia mecânica. Demonstrações de experiências simples sobre interferência e difração das ondas eletromagnéticas. Vários aspectos históricos do formalismo matemático das ondas eletromagnéticas: equações de Maxwell. Aspectos histórico e matemático da teoria da Luz: dualidade, onda e partícula.

Projeto I: Eletricidade com canudos de refrigerantes. Aqui você poderá construir um pêndulo eletrostático com canudo de plástico, bola de isopor e papel de alumínio. Poderá construir uma chapa condutora e usar uma seta para mostrar que o campo elétrico é perpendicular a placa carrega.

Projeto II: construir um eletroscópio de duas folhas com materiais de baixo custo.

Projeto III: capacitor.

Neste projeto, cada estudante da disciplina de instrumentação II fará o seu capacitor usando materiais de baixo custo.

Duas propostas para fazer o seu capacitor:

1)  Usar um copo pequeno de plástico e bombril.

2) Duas tiras de papel ofício  e duas tiras de alumínio com mesmas espessuras 20cm por 6cm e dois pedaços de fios rígidos. Depois de colocar a primeira folha de alumínio coloca-se um pedaço de fio. Em seguida a outra tira de papel. Ao colocar a segunda tira de alumínio sobre  a segunda tira de papel coloca-se o outro pedaço de fio. Os fios ficam um em cada lado. Finalmente enrole tudo junto formando um capacitor cilíndrico, tendo uma capacitância de pouco nanofarad(nF), 1nF= 0,000000001F=10^-9F.

Segue a foto de um capacímetro digital.

Como medir a capacitância de um capacitor? Você pode adquirir nas lojas de eletrônicas um multímetro que funcione também como capacímetro.

O capacitor é um dispositivo eletrônico que serve para armazenar carga elétrica(campo elétrico) e energia, devido uma diferença de potencial. Ele é composto por duas armaduras condutoras separadas por um certo meio, sendo uma armadura condutora com carga +Q e a outra com -Q.

Veja um multímetro, que pode ser adquiro nas lojas de eletrônicas e alguns supermercados por apenas R$30. Cada estudante deve ter o seu ou pega emprestado com algum eletricista ou técnico de oficina de eletrônica de sua cidade. Na foto abaixo, ele está sendo utilizado como um Voltímetro.

Veja a parte de Capacitores da Live da aula 7, da disciplina de Instrumentação em ciência da Natureza e suas Tecnologias II, que teve duração de 3h, sendo transmitida pelo Blog Ciências e Educação direto da casa do professor Rafael Rodrigues, em Alagoa Grande. 

Capacitância de um Capacitor

O capacitor é um dispositivo eletrônico que serve para armazenar carga elétrica e energia. Ele é composto por duas armaduras condutoras separadas por um certo meio, sendo uma com carga +Q e a outra com -Q. 

Símbolo, representa qualquer capacitor, por exemplo, capacitor esférico ou de placas planas e paralelas: 

Você pode usar uma bateria de 12V para carregar as placas de um capacitor de placas planas e paralelas. No início, as placas estão descarregadas. Quando você conectar cada uma nos dois terminais positivo e negativo da bateria, iniciará o movimento dos elétrons

. A explicação estará no vídeo a seguir.  Quando a tensão(diferença de potencial elétrico-ddp) entre as armaduras do capacitor atingir 12V, a mesma tensão da fonte, cessará o movimento dos elétrons. A carga elétrica acumulada nas placas tem uma intensidade proporcional a ddp=V e a constante de proporcionalidade é exatamente a grandeza Física denominada de capacitância do capacitor, ou seja, 

 

C=Q/V.

Note que a carga Q é a intensidade da carga elétrica de cada armadura condutora. A carga total do capacitor é zero. Como a ddp e a carga elétrica são grandezas físicas escalares, a capacitância C sendo a razão de ambas, logo, a  capacitância também é um escalar. 

Unidade de  capacitância no SI: F(farad).

No caso de capacitor esférico são duas esferas uma dentro  da outra. O capacitor cilíndrico são dois cilindros um dentro  do outro.

Veja as Associações de Capacitores em Paralelo e em Série.

 

Associação de Capacitores em Paralelo.

Leia mais

Generalizando. A capacitância equivalente de uma associação de n capacitores ligados em um circuito em paralelo, torna-se:
Ceq  = C1 + C2 + ... Cn

Associação de Capacitores em Série.

A capacitância equivalente (Ceq ) dessa associação de 3 capacitores ligados em série, é calculado pela seguinte equação:

1/C_eq = 1/C_1 + 1/C_2 + 1/C_3.

Generalizando. A capacitância equivalente de uma associação de N capacitores ligados em um circuito em série,

1/C_eq = 1/C_1 + 1/C_2 + 1/C_3 + ... 1/C_N,

em nossa convenção: C índice inferior 1, ou seja, significa

C_1=C1.

Cilindro Reto

A área da base é a área de um circulo, Ab= π.r2

com r sendo o raio do circulo.

π (Pi): 3,14

A área da superfície lateral: é a área de um retângulo de comprimento h e a largura é o tamanho da circunferência de raio r, isto é,

A=2πrh.

Volume do cilindro

V=h π.r2

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