Leia atentamente o texto da Aula 5, Experimento 4 Indutores e circuitos RL com onda quadrada, e responda às questões que seguem.

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1 PRÉ-RELATÓRIO 4 Nome: turma: Leia atentamente o texto da Aula 5, Experimento 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 bateria de voltagem V B (veja Figura 2 da Aula 5). Considere que no instante em que a bateria 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 bateria de voltagem V B (veja Figura 2 da Aula 5). Considere que no instante em que a bateria 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 bateria de voltagem V B (veja Figura 2 da Aula 5). Espera-se um intervalo de tempo suficiente para que o indutor se carregue completamente. Considere agora o que acontece no instante em que a bateria 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. 124

2 5 Um circuito RL é ligado a uma bateria de voltagem V B (veja Figura 2 da Aula 5). Espera-se um intervalo de tempo suficiente para que o indutor se carregue completamente. Considere agora o que acontece no instante em que a bateria 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 =1k" 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 =1k" 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? 10 Descreva o tipo de medida que será realizado no Procedimento III? 125

3 RELATÓRIO 4 ( 10 pontos) Nome: turma: 1 (1 ponto) Apresente os resultados experimentais que você obteve na Tabela 1. Tabela 1 2 (1 ponto) A partir dos resultados da Tabela 1 determine o valor de τ e sua respectiva incerteza a partir de sua relação com o tempo de meia-vida t 1/ 2 (Equação 15). " = ( ± ) 3 (2 pontos) Apresente os resultados que você obteve na Tabela 2. Apresente também o valor medido para R. Mostre que a incerteza no logaritmo natura de V L é dada por: " ln VL = " V L V L. 126

4 Escala de tempo: ( ) µs/div Escala de Voltagem: ( )V/DIV t(div) V L ± " VL (DIV) t ± " t (µs) V L ± " VL (V) ln(v L ) " ln(vl ) Tabela 2. R = ( ± ) 4 (1 ponto) Na Figura 5, a função representada na tela do osciloscópio é descrita por: V L = "Ve # t $. Essa função pode ser linearizada para obtermos: lnv L = ln"v # 1 $ t, ou seja, uma reta com coeficiente angular negativo igual ao inverso da constante de tempo. A partir 127

5 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. 5 (1 ponto) Utilizando o método dos mínimos quadrados (Apêndice 1), faça um ajuste linear da reta descrita no gráfico da Q4 à função y = ax + b e determine os coeficientes linear e angular da reta com suas respectivas incertezas. a = ( ± ) b = ( ± ) 128

6 6 (1 ponto) A partir dos resultados da Q5 determine o valor da constante de tempo τ com sua respectiva incerteza. " = ( ± ) 7 (1 ponto) Determine o valor nominal do tempo de relaxação τ N a partir dos valores de L e R e sua respectiva incerteza. Use para isso o valor medido de R e assuma que L possui incerteza relativa de 10%. " N = ( ± ) 8 (1 ponto) Compare os valores obtidos para τ e τ N nas questões Q1, Q2, Q6 e Q7. Justifique possíveis diferenças. 9 (1 ponto) Por suas observações no Procedimento III, o tempo de relaxação aumenta ou diminui com o aumento da resistência do circuito RL? Comente. 129