3º - Relatório EXP CI - 11911ECP011 (2)

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Universidade Federal de Uberlândia
FEELT – Faculdade de Engenharia Elétrica
CIRCUITOS ELÉTRICOS
AULA 3 :
Características dos Indutores e Capacitores
Professor: Carlos Eduardo
Tavares
Grupo: Marcus Vinicius Oliveira Nunes 11911ECP011
20/04/2021
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Sumário:
Tópico Página(s)
1.Parte Experimental 3 - 7
1.1 – Materiais Utilizados: 3
1.2.1 – Relação Tensão X Corrente em Indutores 3 - 5
1.2.2 – Relação Tensão X Corrente em Capacitores 6 - 7
2.Simulação 8 - 15
2.1- Simulação: Relação Tensão X Corrente em Indutores 8 - 11
2.2 -Relação Tensão X Corrente em Capacitores 12 - 15
3. Conclusão 16
4.Referências Biliográficas 17
1 – Parte Experimental:
1.1 – Materiais Utilizados:
● Fonte alternada senoidal - f = 500Hz, Vm = 20V
● Fonte alternada quadrada - f = 500Hz, Vm = 20V
● Fonte alternada triangular - f = 500Hz, Vm = 20V
● Resistor de 80 Ω
● Resistor de 200 Ω
● Indutor de 1 H
● Capacitor de 60 nF
1.2 – Procedimento Experimental:
1.2.1 – RELAÇÃO TENSÃO X CORRENTE EM INDUTORES
O objetivo desse experimento é demonstrar o funcionamento dos indutores em um
circuito de corrente alternada. Para o experimento foi montado o seguinte circuito, mostrado
na imagem 1.
Imagem 1: Circuito RL (fonte:Apostila LabCE1)
Para o primeiro experimento utilizando o indutor de 1H foi utilizada uma fonte de
corrente alternada, de sinal senoidal com 20 V de pico e 500 Hz de frequência. Como
mostrado na imagem abaixo(imagem 2 ).
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Primeiro Circuito utilizando indutor:
Imagem 2: Circuito CA com fonte Vm de 20V e 500Hz - Senoidal (fonte:Multisim)
A simulação deste circuito pode ser vista na imagem 9.
Para o segundo experimento utilizando o indutor de 1H foi utilizada uma fonte de
corrente alternada , de sinal retangular com 20 V de pico e 500 Hz de frequência. Como
mostrado na imagem abaixo(imagem 3 ).
Segundo Circuito utilizando indutor:
Imagem 3: Circuito CA com fonte Vm de 20V e 500Hz - Retangular (fonte:Multisim)
A simulação deste circuito pode ser vista na imagem 12.
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Para o terceiro experimento utilizando o indutor de 1H foi utilizada uma fonte de
corrente alternada , de sinal retangular com 20 V de pico e 500 Hz de frequência. Como
mostrado na imagem abaixo(imagem 3 ).
Como a fonte possui f = 500Hz
f = 1/T → T = 1/500 = 0,002 s ou 2 ms
Terceiro Circuito utilizando indutor:
Imagem 4:Circuito CA com fonte Vm de 20V e 500Hz - Triangular (fonte:Multisim)
A simulação deste circuito pode ser vista na imagem 14.
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1.2.2 – RELAÇÃO TENSÃO X CORRENTE EM CAPACITORES
O objetivo desse experimento é demonstrar o funcionamento dos capacitores em um
circuito de corrente alternada. Para o experimento foi montado o seguinte circuito, mostrado
na imagem 5.
Para realizar o experimento o seguinte circuito foi montado, alterando o valor
de R2 para 200 ohms e o de C para 60nF:
Imagem 5: Circuito RC (fonte:Apostila LabCE1)
Primeiro Circuito utilizando capacitor:
Imagem 6: Circuito RC- Senoidal (fonte:Multisim)
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A simulação deste circuito pode ser vista na imagem 16.
Segundo Circuito utilizando capacitor:
Imagem 7: Circuito RC-Retangular (fonte:Multisim)
A simulação deste circuito pode ser vista na imagem 19.
Terceiro Circuito utilizando capacitor:
Imagem 8: Circuito RC-Triangular(fonte:Multisim)
A simulação deste circuito pode ser vista na imagem 21.
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2– Simulação:
Apresentação dos gráficos de tensão e corrente que foram obtidos durante os
experimentos.
2.1- RELAÇÃO TENSÃO X CORRENTE EM INDUTORES
Corrente
Tensão no Indutor
Tensão no Resistor
Para o primeiro circuito com indutor (imagem 2) temos o gráfico:
Imagem 9: Simulação do Circuito CA com fonte Vm de 20V e 500Hz - Senoidal (fonte:Multisim)
Percebe-se através da análise da simulação que houve atraso da corrente(linha-azul
claro pontilhada) em relação a tensão(linha verde) devido ao indutor, esse atraso pode ser
justificado pela fórmula de corrente do indutor que mostra a corrente em função da integral
da tensão(Imagem 11).
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Imagem 10: Demonstração Indutor - Senoidal (fonte: Apostila LabCE1)
Quando o indutor está energizado (VL = 0), a corrente é máxima é negativa, e
quando o indutor está desenergizado (VL = Vmáx ), a corrente é nula, podemos em função
disso representando graficamente essa situação, conforme mostra a figura abaixo.
Imagem 11:Demonstração Indutor(atraso) - Senoidal (fonte: Apostila LabCE1)
Observando a figura acima, notamos que a corrente está atrasada de 90º em relação à
tensão, portanto temos que a corrente obedece à equação:
Onde Im = Vm/ Xl
Xl = Reatância Indutiva
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Para o segundo circuito com indutor(imagem 3) temos o gráfico:
Imagem 12: Simulação Circuito CA com fonte Vm de 20V e 500Hz- Retangular (fonte:Multisim)
Imagem 13: Demonstração Indutor - Retangular (fonte:Apostila LabCE1)
10
Para o terceiro circuito com indutor (imagem 4) temos o gráfico:
Imagem 14:Circuito CA com fonte Vm de 20V e 500Hz - Triangular (fonte:Multisim)
Imagem 15: Demonstração - Triangular (fonte:Apostila LabCE1)
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2.2 RELAÇÃO TENSÃO X CORRENTE EM CAPACITORES
Corrente
Tensão no Capacitor
Tensão no Resistor
Para o primeiro circuito com capacitor (imagem 6) temos o gráfico:
Imagem 16: Simulação do Circuito RC- Senoidal (fonte:Multisim)
Imagem 17: Demonstração Capacitor (fonte:Apostila LabCE1)
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Lembrando que quando o capacitor está descarregado (VC = 0), a corrente é máxima
e quando carregado (VC = Vmáx ), a corrente é nula, podemos em função disso representar
graficamente essa situação, conforme mostra a figura abaixo:
Imagem 18: Demonstração Capacitor adiantamento (fonte:Apostila LabCE1)
Observando a figura acima , notamos que a corrente está adiantada de 90ºem relação à
tensão, portanto temos que a corrente obedece à equação:
Onde Im = Vm/ Xc
Xc = Reatância Capacitiva
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Para o segundo circuito com capacitor (imagem 7) temos o gráfico:
Imagem 19: Simulação Circuito RC-Retangular (fonte:Multisim)
Imagem 20: Demonstração Capacitor - Retangular (fonte:Apostila LabCE1)
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Para o terceiro circuito com capacitor (imagem 8) temos o gráfico:
Imagem 21: Simulação Circuito RC-Triangular(fonte:Multisim)
Imagem 22: Demonstração Capacitor - Triangular (fonte:Apostila LabCE1)
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3 – Conclusão:
A partir desse experimento foi possível compreender a relação entre corrente e
tensão nos circuitos com indutores (RL) e nos circuitos com capacitores(RC).
Indutores
Atrasa a corrente em relação a tensão: uma vez que, quando se aplica uma
tensão alternada senoidal no indutor, surgirá uma corrente senoidal alternada
atrasada em 90º atendendo a fórmula abaixo:
Capacitores
Adianta a corrente em relação a tensão: uma vez que, quando se aplica
uma tensão alternada senoidal no capacitor, surgirá uma corrente senoidal
alternada adiantada em 90º atendendo a fórmula abaixo:
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4 - Referências Bibliográficas:
Minicurso de pré circuitos, PET Elétrica UFU. Publicado em 24 de Agosto de
2020, em: https://www.youtube.com/channel/UCLAB2tkQu57ZKB7XlB9Aagw
TAVARES, C.E. Laboratório de Circuitos Elétricos 1: Material Teórico e
Roteiros (FEELT-UFU).
17
https://www.youtube.com/channel/UCLAB2tkQu57ZKB7XlB9Aag