Física Experimental Aula_4 Trabalho 2 2008-2009
Circuitos AC Introdução Tensões alternadas (formas de onda) Tensão sinusoidal AC Onda quadrada Onda triangular Onda dente de serra Outras Gerador de tensão AC Permite criar estas tensões AC Este instrumento faz parte do equipamento básico. Conhecimento das funções trigonométricas básicas 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 2
Geradores Transformações de energia AC geradores : fontes : Energia Água/barragens (alternadores) óleo gás fusão nuclear eólica solar... 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 3
Conversão energia mecânica eléctrica e = dφ dt m Φ m = B. ds 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 4
Espira rectangular Príncipio de funcionamento dos motores df = I dl B B : devido ao iman ( FIXO!) 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 5
Lei de Faraday 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 6
Diferentes escritas V(θ) = A sin θ V(t) = A sin ωt V(t) = A sin 2πt/T V(t) = A sin 2πft Notação complexa 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 7
Movimento harmónico simples MHS MHS (sin, cos ) 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 8
Caracterização de uma onda Amplitude (A) deslocamento máximo Período (T) Tempo de descrever um ciclo Frequência (f) número de ciclos/unid. de tempo Angular: w (rad/s) Frequência cíclica: f (Hz) Fase: ø 1 ciclo por segundo = 1 Hertz T=1/f 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 9
Comparação com/sem escovas (Maq. ferramenta/ventoinha computador) 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 10
Motor sem escovas (Brushless) Sem escovas 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 11
Gerador de sinais 200 MHz Gerador de sinais, por ex. 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 12
Aquisição de dados experimental Ligar o circuito a partir do diagrama esquemático Acoplar os instrumentos de medida sem interferir no circuito Realizar um teste Proceder à aquisição e registo de dados experimentais (v.g. I,V) Exemplo: + - + Canal 1 Canal 2-13-10-2008 Física Experimental - V. E. 13
Tipos de funções Sinusoidal Quadrada Triangular Multímetro limitado Sinal sinusoidal Baixas frequências Fenómenos muito lentos! 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 14
Osciloscópio Hameg 303-6 (manual) Equip. Labo 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 15
Osciloscópio Painel frontal 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 16
Canal 1/2 + Base de tempo 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 17
Canal 1/2 Painel de controlo 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 18
Princípio de funcionamento Diagrama de blocos 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 19
Painel de controlo selecção Vêr: apêndice: Trabalho2 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 20
Trajectória electrão... (Vêr pag.134 (Referência 5) 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 21
Trajectória electrão (cont) 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 22
Aplicações dos díodos I Rectificação da tensão Rectificador de tensão : ~AC - DC Rectificador de meia onda Rectificador de onda completa 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 23
Díodo ideal : R = 0 e C = 0 O díodo ideal conduz quando v i >0 e visto que R = 0 v 0ut v i Para v i < 0, o díodo está em circuito aberto (não há praticamente passagem de corrente) e v 0ut 0. 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 24
Díodo ideal : R = 0, C = 0 V > 0 V V i i 0 Vi < 0 V 0 0 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 25
Rectificador meia - onda 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 26
Díodo real! Rectificador meia-onda A 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 27
Díodo ideal... R=C=0 Rectificador meia - onda sinθ θ 0 V ( média) A d π 1 = + 2π 0 = A A [ cosπ cos 0] 31.2% A 2π = π = 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 28
Circuito em AC- díodo sinal + (RC) 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 29
Rectificador de onda completa Diodo ideal: R =0 C=0 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 30
Rectificador onda - completa Valor médio 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 31
Rectificador: ponte 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 32
Exploração do osciloscópio Instrumentos de medida II Controlo do feixe electrónico Desvio do feixe electrónico 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 33
Osciloscópio - Placas de desvio x xt () = rsinθ = sinθ r x + y = r y yt () = rcosθ = cosθ r Modo XY 2 2 2 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 34
Osciloscópio - Base de tempo Varrimento 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 35
Osciloscópio Composição: sinal+base tempo Sinal observado Controlo de retorno do sinal 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 36
Osciloscópio Estabilização imagem Condição: τ = nt D Alvo osciloscópio 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 37
Sinal : Sinal V= 8 V V DC = 2 V V: Referência (ground) Valor pico Periodo V pico-pico 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 38
Diferença de fase: (grau/rad) Sinais observados no osciloscópio Dif. Diferença fase de fase 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 39
Offset: 3V OFFset: gerador sinais Modo DC versus MODO AC Modo DC: sinal+offset Modo AC: sinal (corta comp.continua) 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 40
Circuitos eléctricos em AC: R, C, L, RC, RL, Díodos!!! Circuitos em AC Osciloscópio Gerador de sinais Medição de sinais em AC Próximos desenvolvimentos Generalização da Lei de Ohm Conceito de impedância 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 41
Análise de circuitos Regresso ao circuito divisor de tensão Circuito envolvendo apenas resistências: V out V in R2 ( ) = S ( ) R 1 R + 2 R 2 Z R real : não depende da frequência : w R Vt (),(): it emfase 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 42
Lei de OHM (em ~AC) Lei de Ohm generalizada V = RI V = Z I em que : Z, I e V são entidades complexas!!! 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 43
Reescrever : lei de Ohm para circuitos em DC C, L : introduzem d.d.f. entre as ondas de tensão e corrente (v(t), i(t) : desfasadas! Ø=?) Circuito divisor tensão Z Z R C = R 1 jwc Z L = jwl Z V ( out) = V Z2 in Z + Z 2 1 2 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 44
Osciloscópio Instrumento medida II Trabalho2 Osciloscópio. Medição de tensões alternadas 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 45
Sinal rectificado de um díodo sinal (osciloscópio) Figura observada 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 46
Curva característica IV de um díodo de sinal 13-10-2008 Física Experimental - V. E. 47