PRÉ-RELATÓRIO 7 Nome: turma: Leia atentamente o texto da Aula 8, Experimento 7 Circuitos RC em corrente alternada, e responda às questões que seguem. 1 Qual é o significado de reatância capacitiva X C? Como ela varia com a freqüência? 2 Qual é valor da reatância capacitiva para um sinal de freqüência f = 5kHz em um capacitor de capacitância C=2,2µF? 3 O que é a impedância Z de um circuito RC? Considere um circuito formado por um resistor R =1k" e um capacitor C = 100nF, associados em série. Qual é a impedância desse circuito para um sinal de freqüência f = 5kHz? 4 Seja um circuito composto por um resistor R e um capacitor C, associados em série, alimentado por um gerador cuja voltagem gerada é dada por V g (t) = V 0 sin ("t). Quais são, para esse circuito, as amplitudes de corrente i 0 e a diferença de fase entre a corrente e a voltagem, tomando a voltagem como referência? R 5 Mostre de onde veio a Equação 28, ( V 0 ) 2 C + ( V 0 ) 2 = V 2 0. 140
6 Faça um esboço do gráfico esperado para a corrente i(t) num circuito RC e para a voltagem aplicada ao circuito V g (t), em função do tempo. Coloque as duas funções no mesmo gráfico. 7 Faça um esboço do gráfico da variação da fase ϕ entre a corrente e a voltagem num circuito RC, em função da freqüência do sinal senoidal aplicado ao circuito. 8 Faça um esboço do gráfico da variação da amplitude de corrente i 0 num circuito RC, em função da freqüência do sinal senoidal aplicado ao circuito. 9 Faça um desenho do circuito utilizado nas medidas do Procedimento I. Qual é o objetivo principal desse procedimento experimental? 10 Qual é a finalidade do resistor nos experimentos do Procedimento I? 141
RELATÓRIO 7 (10 pontos) Nome: turma: 1 (1 ponto) Qual foi o valor encontrado para o período T 1 e para Δt 1 e suas respectivas incertezas. A partir desses valores determine a freqüência f 1 e a diferença de fase ϕ 1 com suas respectivas incertezas. T 1 f 1 "t 1 " 1 2 (1 ponto) Apresente os resultados que você obteve na Tabela 1 para as medidas feitas com a freqüência de 1kHz. Apresente também o valor de R medido com o multímetro e os cálculos das propagações de incerteza realizadas. V B 0 ± " B V0 (V) i 0 ± " i0 (A) V A 0 ± " A V0 (V) V C 0 " C V0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Tabela 1 R 142
3 (1 ponto) Faça um gráfico de V 0 C " i 0, para a freqüência f 1 =1kHz. 4 (1 ponto) Utilizando o método dos mínimos quadrados, faça um ajuste linear da reta descrita no gráfico da Q3 à função y = ax + b e determine os coeficientes linear e angular da reta com suas respectivas incertezas. A partir desses resultados determine o valor da reatância capacitiva X C com sua respectiva incerteza, para a freqüência f 1 =1kHz. a b X C 143
5 (1 ponto) Qual foi o valor encontrado para o período T 2 e para Δt 2 e suas respectiva incertezas. A partir desses valores determine a freqüência f 2 e a diferença de fase ϕ 2 com suas respectivas incertezas. T 2 f 2 "t 2 " 2 6 (1 ponto) Apresente os resultados que você obteve na Tabela 2 para as medidas feitas com a freqüência de 5kHz. Apresente também o valor de R medido com o multímetro. V B 0 ± " B V0 (V) i 0 ± " i0 (A) V A 0 ± " A V0 (V) V C 0 " C V0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Tabela 2 R 144
7 (1 ponto) Faça um gráfico de V 0 C " i 0, para a freqüência f 2 =5kHz. 8 (1 ponto) Utilizando o método dos mínimos quadrados, faça um ajuste linear da reta descrita no gráfico da Q7 à função y = ax + b e determine os coeficientes linear e angular da reta com suas respectivas incertezas. A partir desses resultados determine o valor da reatância capacitiva X C com sua respectiva incerteza, para a freqüência f 2 =5kHz. a b X C 145
9 (2 pontos) Complete a Tabela 3 com os resultados obtidos nas questões Q4 e Q8. Como se comporta o valor medido da reatância capacitiva X C com o aumento da freqüência? Compare os resultados com o valor nominal obtido a partir dos valores de f e C. Use para isso o valor medido de f e assuma que a incerteza relativa de C é 10%. Freqüência f X C ± " XC (Ω) no min X al C ± " nomin al XC 1kHz 5kHz Tabela 3 146