física geral experimental - Departamento de Física - Universidade ...

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Física Geral e Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva
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CARGA E DESCARGA DE UM CAPACITOR
(CAPACITOR EM REGIME DC)
Objetivo
Verificar as situações de carga e descarga de um capacitor
Fundamento teórico
Ao aplicarmos a um capacitor uma tensão contínua através de um resistor, esse se carrega com a
tensão, cujo valor depende do intervalo de tempo em que se desenvolverá o processo. Na figura 1
temos um circuito para a carga do capacitor.
Figura 1
Estando o capacitor inicialmente descarregado ( VC = 0 ), em t = 0 , fechamos a chave S do
circuito. A corrente neste instante é a máxima do circuito, ou seja,
E
Imáx = . A partir daí, o
R
capacitor inicia um processo de carga com aumento gradativo da tensão entre seus terminais (V C)
e com uma diminuição da corrente, obedecendo a uma função exponencial, até atingir o valor zero,
quando estiver totalmente carregado. A partir desta característica podemos equacionar a corrente
em função do tempo e dos componentes do circuito:
t
−
= ⋅ τ
máx e I ) t ( i ou t
E −
i ( t)
= ⋅ e τ
R
onde: i(t) é o valor da corrente num determinado instante, I máx é o valor inicial da corrente no
circuito, e é a base do logaritmo neperiano ( e = 2,
72 ) e τ a constante de tempo do circuito
( τ = R ⋅ C ).
A partir da figura 1 podemos escrever que: E = VR
+ VC
. Substituindo nessa a equação da
corrente, teremos: C V ) t ( i R E = ⋅ +
t
−
Que resulta: VC
= E(
1 − e τ ) , que é denominada equação de carga do capacitor.
Podemos através da equação de carga levantar a característica do capacitor, ou seja, a tensão
entre seus terminais em função do tempo conforme a figura 2.