Experimentos com supercapacitores e lâmpadas

Abstract

Circuitos com supercapacitores e lâmpadas são abordados fazendo-se uso da luminosidade das lâmpadas como um indicador da corrente no circuito. Desta maneira, pode-se demonstrar visualmente que os capacitores podem armazenar energia. Neste artigo é proposta uma sequência de experimentos qualitativos, onde a complexidade dos circuitos é aumentada gradualmente, que demonstram os conceitos fundamentais dos capacitores e circuitos RC. Pode-se demonstrar qualitativamente, que o tempo de carga e descarga do circuito está relacionado àconstante de tempo RC. Além disso, demonstra-se que o capacitor descarregado tem o comportamento análogo a um curto-circuito. Por outro lado, no estado estacionário a carga do capacitor é constante e ele se comporta como um circuito aberto. Mostramos também que é fundamental considerar o efeito da resistência interna dos supercapacitores na análise quantitativa dos dados experimentais. A aplicação didática destes experimentos também é comentada.

Circuits with supercapacitors and bulbs are discussed making use of light bulbs as an indicator of current in the circuit. Thus, one can visually demonstrate that capacitors can store energy. This paper proposes a series of qualitative experiments, where the complexity of the circuits is gradually increased, demonstrating the fundamental concepts of capacitors and RC circuits. It can be demonstrated qualitatively, that the time of loading and unloading of the circuit is related to the time constant RC. Furthermore, it demonstrates that the uncharged capacitor behaves similar to a short circuit. Moreover, at steady state the capacitor charge is constant and it behaves as an open circuit. We also show that it is essential to consider the effect of internal resistance of supercapacitors in quantitative analysis of experimental data. The application of these teaching experiments is also discussed.