CIRCUITO RCL COM CORRENTE ALTERNADA - Física Experimental 3

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CEM128 - F́ısica Experimental III · 2021-2 · Relatório Lab. nº 09
Equipe
• Julia Kurschner dos Santos GRR20194762
• Mayara dos Santos Oliveira GRR20194650
• Vitória de França Benguella GRR20196963
1 Introdução
No seguinte trabalho será estudado um circuito RCL, composto de resistor, capacitor e indutor com uma fonte
de tensão em corrente alternada. Tendo como objetivo observar o comportamento da amplitude de corrente
no circuito RLC em função da frequência da tensão aplicada ao circuito e identificar, experimentalmente e
teoricamente, a frequência de ressonância. O circuito será montado baseado no exemplo a seguir:
Figura 1: Circuito - exemplo
Para a realização dos cálculos será utilizado a fórmula da frequência angular experimental:
w = 2 · π · f (1)
A reatância capacitiva é dada por:
Xc =
1
wC
(2)
E a reatância indutiva é,
XL = w · L· (3)
Frequência teórica
Wres =
1√
LC
(4)
2 Descrição do Experimento
Através da plataforma CIRCUITLAB, o experimento foi executado utilizando como materiais: cabos para
conexões, uma fonte de tensão com corrente alternada, um capacitor, um resistor, um osciloscópio e um indutor.
Foi montado um circuito onde a fonte de tensão é o gerador de sinal e adotados valores para os elementos
do circuito RCL, sendo o capacitor com 4,1uF, um resistor com 1,05 k (Ω) e um indutor com 6,9 mH.
Além disso, foram utilizados valores para a Amplitude com 7 V e frequência com variação de valores entre
o intervalo de 5000 Hz a 100000 Hz, onde esses, foram adotados para a realização do monitoramento de curta
duração da tensão aplicada ao circuito (VO) e da tensão no resistor (VR).
1
Figura 2: Circuito - Experimento
3 Resultados e Discussões
Após a realização do experimento e dos cálculos através das equações 1,2 e 3, foi montado a tabela abaixo:
Tabela 01
f (HZ) VO (V) - Canal A VR (V) - Canal B VR/VO (Ω) XC (Ω) XL (Ω)
5000 7,000 6,935 0,991 31400 7767,59 0,22
10000 7,000 6,754 0,965 62800 3883,80 0,44
15000 7,000 6,488 0,927 94200 2589,20 0,66
20000 6,999 6,208 0,887 125600 1941,90 0,88
25000 7,000 5,914 0,845 157000 1553,52 1,10
30000 6,999 5,616 0,802 188400 1294,60 1,32
30500 6,999 5,607 0,801 191540 1273,38 1,34
30900 7,000 5,584 0,798 194052 1256,89 1,36
31300 7,000 5,563 0,795 196564 1240,83 1,38
32000 7,000 5,520 0,789 200960 1213,69 1,41
37000 6,999 5,265 0,752 232360 1049,67 1,63
42000 6,999 5,024 0,718 263760 924,71 1,85
47000 7,000 4,801 0,686 295160 826,34 2,07
52000 6,999 4,588 0,656 326560 746,88 2,29
57000 7,000 4,401 0,629 357960 681,37 2,51
62000 7,000 4,219 0,603 389360 626,42 2,73
70000 6,999 3,965 0,567 439600 554,83 3,08
80000 6,999 3,780 0,540 502400 485,47 3,52
90000 6,999 3,429 0,490 565200 431,47 3,96
100000 7,000 3,193 0,456 628000 388,38 4,40
A partir da tabela, foram realizados os gráficos VR/VO x w e XC e XL em função de w:
Figura 3: Gráfico - VR/VO X Frequência Angular
Esses gráficos nos mostram que com os dados obtidos no experimento, a frequência é crescente e de acordo
com esse aumento a relação VR/VO diminui.
2
Figura 4: Gráfico - XC e XL em função de w
4 Conclusões
Após a realização desse experimento, a reatância capacitiva diminui de acordo com que a frequência diminui, e a
reatância indutiva permanece quase constante, como mostrado nos gráficos acima. Como mostrado na equação
4, ambos os cálculos de frequência não dependem do elemento resistivo, sendo assim, se mudar a resistência do
circuito, ela não altera a frequência.
Além disso, analisando o cálculo anaĺıtico com o simulado da frequência, conclui-se que o erro percentual
entre elas é menor que 1%.
Referências
[1] D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fundamentos de f́ısica. volume 3: Eletromagnetismo, 9ª edição, Editora
LTC, Rio de Janeiro, 2013.
[2] https://phhttps://www.circuitlab.com/editor/
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