Capacitância

1. Carregar um capacitor

1. Obtenha um capacitor comercial com capacitância C = 470 μF (ou algum valor semelhante), uma fonte de tensão programável e um medidor de amplificação (ou vários medidores que possam medir a corrente).
2. Com a fonte de tensão definida como 0 V, conecte o terminal "+" da fonte de tensão a um terminal do capacitor, com o medidor de amplificação entre eles, e conecte o terminal "−" da fonte de tensão ao outro terminal, como na Figura 1. A conexão pode ser feita com cabos com grampos ou plugues de banana nas portas receptoras do capacitor e instrumentos.
3. Troque a fonte de tensão de 0 V para 1 V (em cerca de 1 s) e observe a leitura de corrente transitória no medidor de amplificação. Faça o mesmo por 2 V, 5 V e 10 V (para cada tensão alvo; isso significa primeiro voltar para 0 V, depois mudar para a tensão de destino em cerca de 1 s). Observe que a corrente transitória é maior para uma tensão de alvo maior, como esperado da Equação 2.
4. Programe a fonte de tensão para gerar uma rampa de tensão de 0 V a 10 V em 5 s, e regissou a leitura de "estado estável" do medidor de amplificação durante o meio da rampa. Repita para um tempo de rampa de 10, 20 s e 30 s. Plote a corrente observada versus a taxa de rampa de tensão (em V/s).

2. Afinando a capacitância

1. Desligue a fonte de tensão e substitua-a por uma bateria de 300 V e substitua o medidor de amplificador por um resistor de 1 MΩ (o objetivo deste resistor é fornecer proteção extra para limitar a corrente no circuito); também substitua o capacitor comercial por um capacitor de placa paralela por uma separação ajustável entre as placas.
2. Obtenha um voltímetro de alta impedância (ou "eletrometro") e conecte-o para medir a diferença de tensão V entre as duas placas (a alta impedância impede a descarga do capacitor durante o experimento quando o eletrometro está conectado). Ver Figura 5.
3. Conecte a bateria de 300 V ao capacitor da placa paralela, espere até que o eletrometro atinja o estado constante de 300 V (agora o capacitor está totalmente carregado pela fonte de 300 V) e, em seguida, desconecte rapidamente a fonte de tensão das placas. Ver Figura 6. O eletrometro ainda deve ler 300 V.
4. Agora aumente a distância d entre as placas para valores maiores como 15 mm, 10 mm e 5 mm, e observe e regise a leitura de tensão correspondente no eletrometro (V); enredo V versus d.
5. Aumente para ~ 20 mm, insira uma laje de plástico entre as duas placas e observe o que acontece com V lido pelo eletrometro. A redução de V entre as placas (com carga Q fixada neste caso) resulta da maior constante dielétrica ε do plástico (em comparação com o ar) como o meio do capacitor (referem-se às Equações 1 e 3).

3. Capacitâncias paralelas e séries

1. Obter um medidor de capacitância (um "medidor LCR" ou um multi-medidor com um modo de medição de capacitância); obter uma prancha de pão para facilitar as conexões elétricas nesta parte do experimento.
2. Obtenha dois capacitores comerciais "cerâmicos" com um capacito de 1 μF, e utilize o medidor de capacitância para verificar sua capacitância, como na Figura 2.
3. Conecte os dois capacitores em paralelo e utilize o medidor de capacitância para medir o capacito total (entre os pontos A e B, ver Figura 3).
4. Conecte os dois capacitores em série e utilize o medidor de capacitância para medir o capacito total (entre os pontos A e B, ver Figura 4).

Figura 3: Diagrama mostrando dois capacitores conectados em paralelo.

Figura 4: Diagrama mostrando dois capacitores conectados em série.

Figura 5: Diagrama mostrando o carregamento de um capacitor usando uma fonte de tensão, enquanto lê a tensão com um eletrometro.

Figura 6: Depois de desconectar rapidamente a fonte de tensão na Figura 5,a tensão e a carga no capacitor devem permanecer.