Calculadora de circuito RC

Calcule a constante de tempo RC, as tensões de carga e descarga do capacitor e a corrente de carga usando resistência, capacitância, tensão e tempo.

Carga e descarga RC

A capacitância é informada em microfarads e convertida internamente para farads.

Resistência (ohms)

Capacitância (µF)

Tensão da fonte ou inicial (V)

Tempo decorrido (s)

Sobre circuitos RC

Um circuito RC combina um resistor e um capacitor, produzindo uma resposta que varia exponencialmente, em vez de instantaneamente. Sua grandeza característica é a constante de tempo tau = RC, com resistência em ohms e capacitância em farads. Uma constante de tempo é o tempo necessário para um capacitor em carga atingir cerca de 63.2 por cento da tensão final, ou para um capacitor em descarga cair a cerca de 36.8 por cento da tensão inicial. Esta calculadora aceita microfarads e aplica automaticamente a conversão de um milhão para um. Na carga por uma fonte CC ideal, a tensão do capacitor é Vc = Vs(1 - exp(-t/RC)). A corrente começa em Vs/R e decai conforme I = (Vs/R)exp(-t/RC). Na descarga a partir de uma tensão inicial V0, a tensão segue Vc = V0 exp(-t/RC). Portanto, a tensão da fonte ou inicial informada é usada como Vs nos valores de carga e V0 no valor de descarga. Essas equações pressupõem um capacitor inicialmente descarregado na carga e com a tensão informada no início da descarga. As constantes de tempo facilitam a estimativa do comportamento prático. Após uma constante de tempo, o capacitor está 63.2 por cento carregado; após duas, 86.5 por cento; após três, 95 por cento; e após cinco, acima de 99 por cento. Na engenharia, cinco constantes de tempo costumam ser consideradas uma carga praticamente completa. Na descarga, os mesmos marcos funcionam ao contrário, restando cerca de 36.8, 13.5, 5 e menos de 1 por cento, respectivamente. Redes RC aparecem em temporizadores, eliminação de repiques de chaves, condicionamento de sensores, estágios de acoplamento, detectores de envoltória e filtros de primeira ordem. Em um filtro passa-baixas ou passa-altas básico, a frequência de corte é 1/(2 pi RC), portanto a constante de tempo também controla a resposta em frequência. Aumentar a resistência ou a capacitância torna o transitório mais lento e reduz a frequência de corte. Diminuir qualquer um desses valores acelera a resposta. Capacitores reais têm tolerância, fuga, resistência série equivalente e limites de tensão. Fontes e cargas reais também acrescentam resistências que podem alterar a constante de tempo efetiva. Capacitores eletrolíticos podem variar bastante em relação à capacitância nominal. Quando a precisão for importante, use valores medidos e inclua a resistência da fonte ou da carga. A calculadora é útil para ensino, planejamento em protoboard, seleção de componentes e verificações rápidas de transitórios, mas projetos críticos também devem ser simulados e verificados nas piores condições de tolerância.

Exemplos de circuitos RC

Estes exemplos usam componentes ideais e um capacitor inicialmente descarregado para a carga.

Entradas	Resultado principal	Interpretação
1 kΩ, 100 µF, 5 V, 0.1 s	τ = 0.1 s; Vc = 3.1606 V	Em uma constante de tempo, o capacitor atinge 63.2 por cento da tensão da fonte.
10 kΩ, 10 µF, 12 V, 0.2 s	τ = 0.1 s; Vc = 10.376 V	Após duas constantes de tempo, a carga está cerca de 86.5 por cento completa.
2.2 kΩ, 47 µF, 9 V, 0.5 s	τ = 0.1034 s; descarga = 0.0714 V	Após quase cinco constantes de tempo, resta menos de um por cento da tensão inicial.

Como calcular o comportamento RC

Informe a resistência em ohms e a capacitância em microfarads.
Informe a tensão da fonte CC para carga ou a tensão inicial do capacitor para descarga.
Informe o tempo decorrido em segundos desde a comutação.
Selecione Calcular circuito RC e compare a constante de tempo, as tensões e a corrente.

Perguntas frequentes sobre circuitos RC

O que é uma constante de tempo RC?

É a resistência multiplicada pela capacitância em unidades SI coerentes. Ela descreve a rapidez da resposta exponencial de carga ou descarga.

Por que a carga nunca atinge matematicamente 100 por cento?

A diferença exponencial em relação à tensão final diminui continuamente, mas nunca chega a zero na equação ideal. Na prática, cinco constantes de tempo costumam ser tratadas como carga completa.

Posso informar a capacitância em farads?

A calculadora espera microfarads, então multiplique o valor em farads por um milhão antes de inserir. Por exemplo, 0.001 F deve ser inserido como 1000 µF.

O resistor afeta a tensão final do capacitor?

Em um circuito CC ideal sem carga externa, a resistência muda a rapidez com que a tensão final é atingida, não a tensão em si. Uma carga conectada pode formar um divisor e alterar esse valor final.

As tolerâncias reais dos capacitores estão incluídas?

Não. O resultado usa os valores exatos informados e componentes ideais. Avalie os valores mínimos e máximos de capacitância e resistência quando a tolerância for importante.