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Como calcular a descarga de um capacitor

Considere calcular a descarga de um capacitor para determinar sua voltagem, corrente e energia armazenada em função do tempo. Os capacitores armazenam energia elétrica em circuitos para uso posterior. Essa energia poderá ser dissipada como calor através de um resistor que bloqueia o fluxo de corrente. De forma resumida, um capacitor consiste de um par de placas metálicas paralelas que são envolvidas em um plástico. A quantidade de energia armazenada no capacitor depende da sua capacitância em farads e da sua voltagem. O capacitor descarrega em uma taxa exponencial.

Instruções

Utilize uma calculadora para determinar a descarga de um capacitor (Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images)
  1. Para obter a constante de tempo em segundos do circuito, multiplique a resistência, em ohms (Ω), pela capacitância do circuito, que é dada em farads (F). A constante de tempo representa o tempo para que a carga do capacitor caia para 36,79 % do seu valor original. Considere uma resistência de 200 Ω e uma capacitância de 100 μF. Um microfarad (μF), uma unidade de capacitância comum, é igual a um milionésimo de farad. A realização desse passo resulta em uma constante de tempo de 200 X 100 X 10^-6, ou 0,02 s. O símbolo "^" denota um expoente e é lido como "elevado a".

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  2. Divida o tempo, em segundos, que passou durante a descarga pela constante de tempo. Em seguida, multiplique por -1. Chame esse resultado de "X". Considere um tempo de 0,01 s, que resulta em 0,01 s / 0,02 s, ou 0,5. A multiplicação por -1 fornece um valor de -0,5 para "X".

  3. Encontre o exponencial de "X". Chame esse resultado de "Y". A função exponencial é indicada por "exp" ou "e^x" nas calculadoras. Continuando com esse exercício, tem-se o exponencial de -0,5, ou 0,61, para "Y".

  4. Multiplique a voltagem inicial no capacitor por "Y" para obter sua voltagem após a descarga parcial. Assumindo uma voltagem inicial de 5 V, você terá 5 V X 0, 61, ou 3,1 V.

  5. Divida a nova voltagem do capacitor pela resistência para obter a corrente do capacitor em amperes após a descarga parcial. Agora você terá 3,1 V / 200 Ω, ou uma corrente de 0,02 A.

  6. Multiplique 0,5 pela capacitância e pela voltagem após a descarga parcial elevada ao quadrado para obter a energia armazenada no capacitor, em joules (J). Eesse cálculo será: 0,5 X 100 X 10^-6 X 3,1 V X 3,2V, ou uma energia de 0,00048 J. Isso é equivalente a 0,48 mJ, visto que um millijoule é igual a um milésimo de joule.

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Referências

Recursos

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