Calculadora da constante de tempo de um circuito RC (com gráfico de carga/descarga)
Calcule a constante de tempo τ = R × C de um circuito RC formado por um resistor R e um capacitor C em série. Veja as curvas de carga e descarga em um gráfico, além do tempo para atingir 63,2% de carga e o tempo prático de "carga completa" (5τ).
Dicas
- A resistência pode ser informada em Ω/kΩ/MΩ e a capacitância em F/mF/µF/nF/pF, então você pode digitar diretamente os valores impressos no componente (por exemplo, 10 kΩ, 100 µF).
- A constante de tempo τ representa quanto tempo a tensão leva para variar 63,2%. Ela depende apenas do produto R × C, não da tensão de alimentação V₀.
- Por convenção, um capacitor é considerado "praticamente com carga completa" após 5τ (cerca de 99,3%). Use isso como regra prática ao estimar tempos de espera no projeto de um circuito.
- As curvas de carga e descarga do gráfico são dois lados do mesmo fenômeno, compartilhando a mesma τ: a descarga logo após desligar a alimentação segue a mesma constante de tempo.
- Esse cálculo também é útil para estimar atrasos de comutação em circuitos digitais, como um resistor de pull-up combinado com um capacitor de desacoplamento.
Perguntas frequentes
Curiosidade — Até onde a ideia de constante de tempo se estende
A constante de tempo de um circuito RC é um dos primeiros conceitos ensinados nos livros de eletrônica, mas a ideia subjacente — uma grandeza se aproximando de um novo valor a uma taxa proporcional constante — aparece muito além da eletrônica. A velocidade com que algo esfria, a velocidade com que um medicamento é metabolizado no corpo e a velocidade com que um material radioativo decai podem ser descritas pelo mesmo modelo exponencial de decaimento e aproximação.
Em circuitos reais, o comportamento de carga e descarga de um capacitor há muito é usado para construir temporizadores que ligam ou desligam após um atraso definido. O famoso circuito integrado temporizador 555 depende internamente de uma constante de tempo RC para definir sua frequência de oscilação. Como o período de oscilação pode ser ajustado livremente apenas alterando os valores do resistor e do capacitor, essa técnica é amplamente usada em circuitos de LED piscante e na geração simples de sinais de clock.
Dito isso, circuitos reais envolvem fatores que a fórmula ideal não considera, como a corrente de fuga do capacitor, sua ESR (resistência série equivalente) e a variação da capacitância com a temperatura ambiente. Para aplicações que exigem temporização precisa, geralmente se prefere um oscilador de cristal ou cerâmico em vez de um oscilador RC. Trate a constante de tempo RC como uma aproximação útil e recorra a outra abordagem quando for necessária precisão rigorosa.