Relatório 7 Circuitos Leny

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Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Centro de Tecnologia e Ciências
Faculdade de Engenharia
Laboratório de Circuitos Elétricos - I
Turma 1
Allan de Oliveira Cardoso
Alexandre Teixeira dos Santos
Leticia Thereza Souza de Carvalho
MEDIÇÃO DE CONSTANTES DE TEMPO
Experiência 7
Professor: Leny Medeiros Silva
Data da Experiência: 13/10/2021
Data de Envio do Relatório: 26/10/2021
Rio de Janeiro
2021
RESUMO
Allan de Oliveira Cardoso, Alexandre Teixeira dos Santos, Leticia Thereza Souza de Carvalho, Experiência 7: Medição de Constantes de Tempo (16 folhas). Relatório de Circuitos Elétricos - I de Graduação em Engenharia Elétrica – Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
	Este trabalho apresenta o estudo experimental da Medição de Constantes de Tempo e verificação das operações matemáticas utilizando a tensão como uma analogia de uma outra quantidade.
Palavras-chave: Intervalo de tempo
SUMÁRIO
1.	MATERIAIS E MÉTODOS	4
1.1.	Materiais utilizados	4
2.	Valores medidos no laboratório:	4
2.1	Resistências:	4
2.2.	Esquemas utilizados no laboratório	4
2.2.1	Circuito 1: Circuito R-C	4
2.2.2	Circuito 2: Circuito R-L	6
2.3.	Métodos e Procedimentos Experimentais	7
3.	RESULTADOS	8
3.1.	Resultados Teóricos	8
3.1.1	Tempo de Carga Capacitor 	9
3.1.2	Tempo de Descarga Capacitor	9
3.2.	Resultados Experimentais	10
3.2.1	Tabelas	10
3.3.	Resultados de Simulação	11
3.3.1	Simulação 1	12
3.3.2	Simulação 2	12
3.3.3	Simulação 3	13
3.3.4	Simulação 4	13
3.3.5	Simulação 5	14
3.3.6	Simulação 6	14
3.3.7	Simulação 7	15
3.3.8	Simulação 8	15
3.3.9	Simulação 9	16
3.3.10	Simulação 10	16
3.3.11	Simulação 11	17
3.3.12	Simulação 12	17
3.3.13	Simulação 13	17
3.3.14	Simulação 14	18
3.3.15	Simulação 15	18
4.	DISCUSSÃO DOS RESULTADOS	18
5.	CONCLUSÃO				
REFERÊNCIAS	
1.	MATERIAIS E MÉTODOS
1.1 	Materiais utilizados
Entre os materiais utilizados foram:
Osciloscópio (Multisim)
Fonte de Onda Quadrada (Multisim)
Resistores de valores: 5KΩ, 2KΩ (Multisim)
Capacitores: 0,22µF (Multisim)
Indutor:1H (Multisim)
0. Valores medidos no laboratório:
2.1. - Resistências:
	R1
	2 KΩ
	R2
	5 KΩ
2.2 – Capacitores e Indutores
	C1
	0,22 µF
	L1
	1 H
2.3 - Esquemas utilizados no laboratório
2.3.1 – Circuito RC.
2.3.2 – Forma de Onda de RC.
2.3.3 – Medição de Constante de Tempo
2.3.3.1 – Posição do Cursor
2.3.3.2 – Posição do Sinal medido
2.3.3.3 – Constante de Tempo de Carga do Capacitor
2.3.3.3 – Constante de Tempo de Descarga do Capacitor
2.3.4 – Circuito RL
2.3.5 – Carga e Descarga do Indutor
2.4 - Métodos e Procedimentos Experimentais
2.4.1 - Circuito R-C:
2.4.1.1 - Montou-se o circuito RC da Figura 1, com R de até 5,0 kΩ e C de até 0,22 μF.
2.4.1.2 - Aplicou-se à entrada do circuito uma onda quadrada e ligou-se o simulador do osciloscópio no circuito, aplicou-se o sinal de entrada (V(t)) ao canal 1, enquanto a tensão do capacitor aplicou-se ao canal 2.
2.4.1.3 - Verificou-se a frequência aplicada se é possível visualizar a forma de onda conforme a figura 2 (processo de carga e descarga completos, em cada meio período).
2.4.2 -Medição de constante de tempo pelo intervalo de energização (carga de C):
2.4.2.1 - Mediu-se o tempo para que a tensão no capacitor atinja Vc = 63% de tensão de entrada, posicionou-se os cursores para medir a tensão, usou-se o “osciloscópio” do simulador, moveu-se cada um dos cursores até que a posição indicada na tela para um deles seja 6,3 V e o outro para a posição 0 V.
2.4.2.2 - Moveu-se a figura na tela, horizontalmente, usando o comando POSITION horizontal, até que o ponto correspondente a 6,3 V cruzou a linha vertical graduada, situada no centro do osciloscópio.
2.4.2.3 - Mudou-se os cursores. Posicionando-os, para medir o intervalo de tempo entre o início da carga e o instante em que é atingido o valor correspondente a 6,3 V. Identificou-se o x e será o valor de (constante de tempo).
2.4.3 - Medição da Constante de Tempo pelo Intervalo de Descarga do Capacitor
2.4.3.1 - Posicionou-se os cursores para medir tensão, para que um cursor ocupe a posição de 10 V e o outro a posição correspondente a 37% da tensão de entrada e encontrou-se 3,7V. 
2.4.3.2 - Mudou-se os cursores para medir tempo, moveu-se a figura na tela, horizontalmente, até que o ponto correspondente a 3,7 V cruzasse a linha na vertical graduada, situada no centro do osciloscópio, aparecendo na tela o valor x que é a distância horizontal entre os dois cursores; este será o valor de (constante de tempo).
2.4.4 - Medição da Constante de Tempo Pelo Método Indireto
2.4.4.1 - Selecionou-se o canal 2, aumentou-se a frequência do gerador e observou-se o valor de Vpp de Vc(t). Atingiu-se metade do valor inicial de Vpp, o valor da amplitude da entrada (10 V), leu-se o valor do período na tela e efetuou-se o cálculo: = T/2,2.
2.4.5 - Circuito R-L
2.4.5.1 - Montou-se o circuito RL da Figura 7, com R de até 2,0 kΩ e L = 1,0 H (bobina de 100 espiras com núcleo). Aplicou-se a mesma tensão de entrada do circuito RC (10 V a 1 kHz).
2.4.5.2 - Aplicou-se a tensão de entrada ao canal 1 do osciloscópio e a tensão V(t) no resistor, ao canal 2. Verificou-se a frequência que visualiza a forma de onda mostrada na Figura 17, e se atingiu-se em cada meio período de funcionamento.
2.4.5.3 - Mediu-se a constante de tempo do circuito RL, usando o intervalo de energização (1 o método), exatamente como descrito para o circuito RC.
2.4.5.4 - Mediu-se a constante de tempo usando o intervalo de desenergização (exatamente da forma descrita para o circuito RC). 
2.4.5.5 - Pressionou-se a tecla MATH e selecionou-se a opção A-B (CH1 - CH2), para que as tensões de entrada e do resistor apareça na tela com a diferença entre ambas (tensão no indutor).
2.4.5.6 - Aumentou-se a frequência do gerador e tentou-se aplicar o terceiro método de medição de constante de tempo explicado para o circuito RC. 
0. RESULTADOS
3.1 - Resultados Teóricos
3.1.1 - Tempo de Carga
3.1.1.1 – Prática Teórica
Para t = 1
	Resultado Experimental (RE)
	0,58E
	Resultado Teórico (RT)
	0,60E
3.1.2 - Tempo de Descarga
3.1.2.1 – Prática Teórica
Para t = 1
	Resultado Experimental (RE)
	0,61E
	Resultado Teórico (RT)
	0,41E
3.2 - Resultados Experimentais
3.2.1 – Tabela de Constante de Tempo
	Circuito
	Método
	Experimental
	Calculado
	Simulado
	
Circuito R-C
	1
	1,10 ms
	1,10 ms
	1,16 ms
	
	2
	1,10 ms
	
	2 ms
	
	3
	2 ms
	
	2 ms
	
Circuito R-L
	1
	495 µs
	
	495 µs
	
	2
	500 µs
	
	500 µs
	
	3
	500 µs
	
	500 µs
3.3 - Resultados de Simulação
3.3.1 – Montado o circuito RC da Figura 1, com R de até 5,0 kΩ e C de até 0,22 μF, e aplicada à entrada do circuito uma onda quadrada, ligado o simulador do osciloscópio no circuito, e aplicado o sinal de entrada (V(t)) ao canal 1, enquanto a tensão do capacitor aplicou-se ao canal 2. Conforme a figura a.
Figura a
3.3.2. – Verificada a frequência aplicada se é possível visualizar a forma de onda conforme a figura 2 do item 4.33 (processo de carga e descarga completos, em cada meio período), através da tabela 1. 
	Frequência Utilizada
	Visualização da Forma de Onda
	1kHz
	Não foi possível
	500 Hz
	Não foi possível
	250 Hz
	Não foi possível
	180 Hz
	Não foi possível
	120 Hz
	Foi possível
	80 Hz
	Melhor Visualização
Tabela 1
3.3.3 – Medindo o tempo para que a tensão no capacitor atinja Vc = 63% de tensão de entrada. Posicionando os cursores para medir a tensão usando o “osciloscópio” do simulador, movendo cada um dos cursores até que a posição indicada na tela para um deles seja 6,3 V e o outro para a posição 0 V, Conforme a figura b.
Figura b
3.3.4. – Movendo a figura na tela, horizontalmente, usando o comando POSITION horizontal, até que o ponto correspondente a 6,3 V cruzando a linha vertical graduada, situada no centro do osciloscópio. Conforme a figura c.
Figura c
3.3.5 – Mudando os cursores. Posicionando-os, para medir o intervalo de tempo entre o início dacarga e o instante em que é atingido o valor correspondente a 6,3 V. Identificou-se o x e será o valor de (constante de tempo). Conforme a figura d.
3.3.6 - Tempo de Carga de C 
3.3.6.a – Prática Experimental
Figura d
Para t = 1
3.3.7 – Posicionou-se os cursores para medir tensão, para que um cursor ocupe a posição de 10 V e o outro a posição correspondente a 37% da tensão de entrada e encontrou-se 3,7V. Conforme figura e.
Figura e
3.3.8 – Mudando os cursores para medir tempo, moveu-se a figura na tela, horizontalmente, até que o ponto correspondente a 3,7V cruzasse a linha na vertical graduada, situada no centro do osciloscópio, aparecendo na tela o valor x que é a distância horizontal entre os dois cursores; este será o valor de (constante de tempo). Conforme as figuras f e g. 
3.3.9 – Tempo de descarga de C
3.3.9.a - Prática Experimental
 		 
Figura f 						Figura g
Para t = 1
3.3.10 - Pressionado a tecla do menu MEASURE do osciloscópio, selecionando para o canal 2, e aumentando a frequência do gerador enquanto é observado o valor de Vpp de Vc(t), atingindo metade do valor inicial de Vpp, o valor da amplitude da entrada de 10 V, e alcançando quando ocorre a carga e descarga completas, em cada meio período. Conforme a figura h.
Figura h
3.3.11 - Montado o circuito RL da Figura 7, com R de até 2,0 kΩ e L = 1,0 H (bobina de 100 espiras com núcleo). Aplicada a mesma tensão de entrada aplicada no circuito RC (10 V a 1 kHz). Conforme a figura i.
Figura i
3.3.12 - Aplicando a tensão de entrada ao canal 1 do osciloscópio e a tensão V(t)no resistor, ao canal 2. Verificando a frequência que visualiza a forma de onda mostrada na Figura 11, e se atingindo em cada meio período de funcionamento. Conforme a figura j.
Figura j
3.3.13 - – Medindo a constante de tempo do circuito RL, usando o intervalo de energização (1 o método), exatamente como descrito para o circuito RC. Conforme a figura l.
Figura l
3.3.14 - Medindo a constante de tempo usando o intervalo de desenergização (exatamente da forma descrita para o circuito RC). Conforme as figuras m e n 
 
 Figura m					 Figura n
3.3.15 - Pressionando a tecla MATH e selecionando a opção A-B (CH1 - CH2), para que as tensões de entrada e do resistor apareça na tela com a diferença entre ambas (tensão no indutor). Conforme figura o.
Figura o
3.3.16 - Aumentando a frequência do gerador e tentando aplicar o terceiro método de medição de constante de tempo explicado para o circuito RC. Conforme as figuras p e q.
 
 Figura p						 Figura q
	A figura q, foi utilizada uma frequência de 700 Hz.
0. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 
(Falta)
0. CONCLUSÃO
Através dos experimentos foram comprovados os tempos de carga e descargas do capacitor, com a manipulação da frequência, foram feitos os mesmos processos com o indutor mostrando que há o momento de carga e descarga, o somatório dos sinais demonstra a tensão no indutor, conforme foi aumentada a frequência foi verificado que o tempo de carga e descarga diminuem. Só demostrando que através da frequência podemos regular o tempo de carga e descargado no circuito.
REFERÊNCIAS
Apostila de Laboratório de Circuitos Elétricos I
Close, Charles M., Análise de Circuitos Lineares, LTC, Rio de Janeiro, Brasil.
[1] Nilson, James W., Riedel, Susan A. Circuitos Elétricos. 8ª Ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2009.
[2] Gussow.Milton M.S. Eletricidade Básica 2ª Ed. Revisada e Ampliada São Paulo: Pearson Education.
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