Óptica e Electromagnetismo – MIB
Trab. Nº 1 - Condensador de placas paralelas
Conteúdo
1. Objectivos
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2. Preliminares teóricos
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3.
Procedimento experimental
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4.
Resultados
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1. Objectivos
O objectivo deste trabalho é estudar o condensador de placas paralelas. Pretende-se determinar a
capacidade em função da área das placas bem como em função da espessura do dieléctrico entre
elas.
2. Preliminares teóricos
Um sistema de dois condutores transportando cargas iguais mas de sinal oposto designa-se por
condensador. Um condensador é, em geral, carregado pela transferência de uma carga Q de um
condutor para o outro, ficando um dos condutores com carga +Q e o outro com carga –Q.
Um dos condensadores mais simples é o condensador de placas paralelas, o qual é constituído,
como o seu nome indica, por duas placas condutoras em paralelo, separadas por um dieléctrico.
Prova-se que para este tipo de condensadores, desprezando o efeito de bordo, a sua capacidade é
proporcional à área das placas e inversamente proporcional à separação das placas, de acordo com a
expressão
C =ε
A
e
em que A é a área de sobreposição das placas, e é a espessura do material dieléctrico e é a
permitividade eléctrica deste. Em geral, a capacidade depende do tamanho, forma, e arranjo
geométrico dos condutores e do meio dieléctrico entre estes.
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3. Procedimento experimental
a. Material
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Multímetro (conectado como capacímetro);
Placas de alumínio / cobre com fios de ligação;
Folhas de acetato;
Parafuso micrométrico;
Régua.
b. Procedimento experimental
Efectue a montagem conforme esquematizada na figura. Tenha em atenção que deve colocar as
folhas de acetato entre as duas placas de alumínio/cobre sobrepostas. Cada placa é ligada a um dos
terminais do capacímetro.
Esquema da montagem experimental
Por forma a evitar que os fios de ligação deformem as placas, estas devem ser colocadas sobre um
espaçador com as extremidades salientes.
Para assegurar um bom contacto entre as placas deve ser colocado um peso sobre as mesmas.
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Determinação da capacidade em função da área das placas
Para determinar a dependência da capacidade em função da área das placas desloca-se
uma das placas sobre a outra com intervalos regulares. Para cada posição deve-se
registar o valor da capacidade, lido no capacímetro, e medir a correspondente área de
sobreposição das placas.
Sugestão: Para facilitar a execução experimental sugere-se que, numa das placas, sejam traçadas uma
grelha de linhas verticais, com espaçamento de 1 cm, com uma caneta de acetato.
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Determinação da capacidade em função da espessura do dieléctrico
Para determinar a dependência da capacidade em função da espessura do dieléctrico,
altera-se o número de folhas de acetato entre as placas; deve-se manter fixa a área de
sobreposição das placas. Para cada situação, regista-se o valor da capacidade lido em
função do número de folhas de acetato. Deve igualmente ser feita uma medição da sua
espessura com o parafuso micrométrico (ou palmer) e registado o seu valor. Esta
medição deve ser repetida várias vezes, em diferentes locais das folhas de acetato
Sugestão: Para minimizar erros associados a pequenas irregularidades das placas deve-se usar um mínimo
de 4 folhas de acetato. A maioria das folhas de acetato comercial para escrita apresentam uma espessura
de cerca de 100 m.
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4. Resultados
O relatório, com base nos resultados obtidos, deverá permitir responder às seguintes questões:
- Qual a dependência esperada para a variação da capacidade com a área de sobreposição das
placas?
- Qual a variação da capacidade com a espessura do dieléctrico?
- Qual a variação da capacidade se alterarmos o material entre as placas (por exemplo, colocando a
mesma espessura de ar ou papel em vez do acetato)?
- Que motivo(s) pode(m) explicar o facto de nenhum dos gráficos a elaborar (C vs. Área e 1/C vs.
Espessura) ter ordenada na origem não-nula?
No relatório, com um máximo de duas páginas A4, deverá obrigatoriamente constar tabelas com os
resultados medidos, bem como gráficos elaborados com base nesses resultados. Deve, também, da
análise dos resultados/dados obtidos, responder às questões atrás colocadas, justificando
conveniente as conclusões alcançadas. È ainda requerido incluir um cabeçalho contendo elementos
identificativos, tais como título do trabalho, turma, grupo e seus elementos constituintes.
Opcional
Com base nas precisões dos instrumentos de medida utilizados (capacímetro, parafuso micrométrico
e régua) fazer uma análise de erros aos resultados obtidos.
Agradecimentos
Partes deste guião foram elaborados com base em material gentilmente cedido pelos Profs. Manuel Marques e
João Lopes dos Santos, do Depto. de Física da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto.
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