Disciplina: Circuitos Elétricos Elaboração: Prof. Douglas Roberto Jakubiak, Prof. Cláudio Barbalho, Prof.Nilson Kominek

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1 Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pró-Reitoria de Graduação Departamento Acadêmico de Eletrônica Engenharia Eletrônica PR UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Prática 1 Prof. Nilson Disciplina: Circuitos Elétricos Elaboração: Prof. Douglas Roberto Jakubiak, Prof. Cláudio Barbalho, Prof.Nilson Kominek CIRCUITOS RC E RL NO DOMÍNIO DA FREQUÊNCIA OBJETIVO: 1) ao final desta atividade de laboratório, o estudante será capaz de determinar a reatância capacitiva, a reatância indutiva, medir a relação de fase entre tensão e corrente num circuito predominantemente capacitivo e; 2) medir a relação de fase entre tensão e corrente num circuito predominantemente indutivo e; 3) medir as relações de fase entre tensões de um circuito genérico. 1) FUNDAMENTOS TEÓRICOS A tensão sobre um capacitor é expressa por: 1 v( t) i( t) dt C Isto implica que se a função excitação for do tipo senoidal, haverá uma queda de tensão entre os terminais do capacitor ideal que estará atrasada em 90 graus em relação a corrente que passa através do capacitor. Assim, se dividirmos o módulo desta tensão pelo módulo da corrente podemos expressar uma grandeza cujo efeito é conceituado como uma oposição a passagem de uma corrente alternada do tipo senoidal ou cossenoidal oferecida pelo capacitor. Esta grandeza foi denominada de reatância capacitiva e, uma vez que se trata de uma tensão dividido por uma corrente, esta tem como unidade o ohm [Ω], da mesma forma que a resistência elétrica. A reatância capacitiva é denotada por XC, é função da frequência e é definida por: X C 1 C 1 2 fc A tensão sobre um indutor pode ser expressa como: di( t) v( t) L dt

2 Da mesma forma que no capacitor, se a função excitação for do tipo senoidal, haverá uma queda de tensão entre os terminais do indutor que estará adiantada de 90 graus em relação à corrente que passa através do indutor. Dividindo-se o módulo desta tensão pelo módulo da corrente podemos expressar uma grandeza cujo efeito é conceituado como uma oposição à passagem de uma corrente alternada do tipo senoidal ou cossenoidal oferecida pelo indutor. Esta grandeza foi denominada de reatância indutiva e, como também se trata de uma tensão dividido por uma corrente, a unidade também é o ohm [Ω] sendo denotada por XL. A reatância indutiva depende da frequência e é definida por: X L L 2 fl RELAÇÃO DE FASE ENTRE TENSÃO E CORRENTE Como já citado anteriormente, a corrente em um capacitor está adiantada de 90 em relação à tensão Isto é representado abaixo. ic vc I t VC Forma de onda Diagrama Fasorial Como vimos, a corrente em um indutor está atrasada de 90 em relação à tensão. v(t) vl il V L I V R t Forma de Onda Diagrama Fasorial

3 DETERMINAÇÃO DA REATÂNCIA CAPACITIVA e DA IMPEDÂNCIA DE UM CIRCUITO RC A reatância capacitiva pode ser determinada através do circuito : R Φ E C VC i VC E Usando a lei de ohm, temos i = /R e XC = VC/i. Assim, através da medição de e R calcula-se o valor da corrente ( i ). Medindo-se VC determina-se XC. A forma de onda da corrente é obtida através da medição com o osciloscópio da tensão sobre o resistor. DETERMINAÇÃO DA REATÂNCIA INDUTIVA e DA IMPEDÂNCIA DE UM CIRCUITO RL A reatância indutiva pode ser determinada através do circuito: R VL E E C VL Φ i Usando a lei de ohm, i = /R e XL = VL/i. Assim, atavés da medição de e R calcula-se o valor da corrente ( i ). Medindo-se VL determina-se XL. A forma de onda da corrente é obtida através da medição com o osciloscópio da tensão sobre o resistor.

4 PARTE PRÁTICA Experimento 1 Circuito RC Monte o circuito a seguir: 1) Meça VC e com o osciloscópio ( scop ) e anote os valores na tabela. 2) Calcule I como /R e anote. 3) Calcule Xc como VC / I I I e anote. 4) Calcule a impedância e anote. 5) Usando as barras horizontais do scop, ajuste as senóides e meça o defasamento em graus entre a tensão total e a tensão (φ). 6) Usando a função XY do scop obtenha o defasamento através das figuras de Lissajous (φ ). φ = arc sen a/b Freq.(Hz) VC I XC Z φ φ 1K 10K 40K

5 Experimento 2 Circuito RL Monte o circuito abaixo e proceda como no experimento 1. Freq.(Hz) VL I XL Z Φ Φ 7K 24K 40K Experimento 3 Circuito RLC série Monte o circuito abaixo e proceda como nos experimentos 1 e 2. Freq.(Hz) VL VC I XL XC Z φ φ 5K * 10K 16K * 25K 50K 100K *

6 Experimento 4 Circuito Misto Monte o circuito abaixo, ajustando a frequência de entrada em 15KHz e preencha a tabela. VZ1= Φ1= VZ2= Φ2= VZ3= Φ3= VZ4= Φ4= VZ5= Φ5=