Leia atentamente o texto da Aula 4, Indutores e circuitos RL com onda quadrada, e responda às questões que seguem.

Transcrição

1 PRÉ-RELATÓRIO 4 Nome: turma: Leia atentamente o texto da Aula 4, Indutores e circuitos RL com onda quadrada, e responda às questões que seguem. 1 O que é um indutor? Qual é sua equação característica? 2 Um circuito RL é ligado a uma fonte de alimentação de voltagem V B (Figura 2). Considere que no instante em que a fonte é ligada ao circuito ( t = 0s) o indutor se encontra descarregado. Qual é a equação que descreve a variação da voltagem V L do INDUTOR com o tempo, durante a CARGA do indutor? Faça um esboço do gráfico de V L t. 3 Um circuito RL é ligado a uma fonte de alimentação de voltagem V B (Figura 2). Considere que no instante em que a fonte é ligada ao circuito ( t = 0s) o indutor se encontra descarregado. Qual é a equação que descreve a variação da voltagem V R do RESISTOR com o tempo, durante a CARGA do indutor? Faça um esboço do gráfico de V R t. 4 Um circuito RL é ligado a uma fonte de alimentação de voltagem V B (Figura 2). Espera-se um intervalo de tempo suficiente para que o indutor se carregue completamente. Considere agora o que acontece no instante em que a fonte é desligada do circuito ( t = 0s). Nesta situação o indutor se encontra inicialmente carregado com corrente i(0) = V B R e inicia seu processo de descarga. Qual é a equação que descreve a variação da voltagem V L do INDUTOR com o tempo, durante a DESCARGA do indutor? Faça um esboço do gráfico de V L t para essa situação. 1

2 5 Um circuito RL é ligado a uma fonte de alimentação de voltagem V B (Figura 2). Espera-se um intervalo de tempo suficiente para que o indutor se carregue completamente. Considere agora o que acontece no instante em que a fonte é desligada do circuito ( t = 0s). Nesta situação o indutor se encontra inicialmente carregado com corrente i(0) = V B R e inicia seu processo de descarga. Qual é a equação que descreve a variação da voltagem V R do RESISTOR com o tempo, durante a DESCARGA do indutor? Faça um esboço do gráfico de V R t para essa situação. 6 Defina o tempo de relaxação (τ ) de um circuito RL? Qual é o valor de τ para o caso em que R = 1kΩ e L =10mH? 7 Defina o tempo de meia vida ( t 1 / 2 ) de um circuito RL? Qual é o valor de t 1 / 2 para o caso em que R = 1kΩ e L =10mH. 8 Faça um desenho do circuito utilizado no Procedimento I. Descreva o tipo de medida que será realizado nesse procedimento? 9 Faça um desenho do circuito utilizado no Procedimento II. Descreva o tipo de medida que será realizado nesse procedimento? 2

3 RELATÓRIO 4 (10 pontos) Nome 1: Assinatura 1: Nome 2: Assinatura 2: Nome 3: Assinatura 3: Turma: Procedimento I Q1 (1,0 pontos) Determine o valor nominal do tempo de relaxação N a partir dos valores de R e L e sua respectiva incerteza. Use para isso o valor medido de R e assuma que L possui incerteza relativa de 10%. R ( ) L ( ) N ( ) Q2 (1,0 ponto) Apresente os resultados experimentais que você obteve na Tabela 1. τ = ( ± ) t 1/2 = ( ± ) Tabela 1 Q3 (0,5 pontos) A partir dos resultados da Tabela 1 determine o valor de e sua respectiva incerteza a partir de sua relação com o tempo de meia-vida t 1/ 2 (Equação 15). ( ) 3

4 Procedimento II Q4 (2,0 pontos) Apresente os resultados que você obteve na Tabela 2. Escala de tempo: ( ) µs/div Escala de Voltagem: ( )V/DIV n t(µs) V L (V) ln(v L ) ln(vl ) Tabela 2. A incerteza no logaritmo natural de V L é dada por: lnvl V L V L. Calcule somente para o primeiro e último valor a incerteza no logaritmo natural de V L Q5 (1,0 ponto) Na Figura 9, a função representada na tela do osciloscópio é descrita por: Essa função pode ser linearizada para obtermos: ln V L Ve V L 1 ln V t, ou seja, uma reta com coeficiente angular negativo igual ao inverso da constante de tempo. A partir dos resultados da Tabela 2, faça um gráfico de lnv L em função de t, não se esqueça de representar a barra de erro da variável y no gráfico. t. 4

5 Q6 (1,5 ponto) Utilizando o método dos mínimos quadrados, faça um ajuste linear da reta descrita no gráfico da Q4 e determine os coeficientes linear e angular da reta com suas respectivas unidades e incertezas. a ( ) b ( ) Q7 (1,0 ponto) A partir dos resultados da Q6 determine o valor da constante de tempo com sua respectiva incerteza. ( ) 5

6 Q8 (2,0 pontos) Compare os valores obtidos para N e nas questões (Q2, Q3 e Q7) com o valor nominal obtido em Q1. Apresente na Tabela 3 a discrepância relativa D de em relação ao valor de referência N. Q2 Q3 Q7 D (%) Tabela 3 Discrepância relativa Valor medido Valor D Valor referência referência Qual das medidas foi a mais precisa? Comente os resultados obtidos. 6