Laboratório_03_circuitos_eletricos

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Escola de Engenharia
Departamento de Sistemas Elétricos de Automação e Energia
Disciplina: (ENG10003 - Laboratório de Circuitos Elétricos)
Professora: Bibiana Ferraz
Título da Tarefa: Laboratório 03 - Princípio de linearidade e teorema da superposição
Objetivos: Observar de forma prática o princípio de linearidade e superposição em circuitos elétricos.
Estabelecer conhecimentos sobre as relações entre tensão e corrente em circuitos lineares e
não lineares.
Semestre: 2021/2 Data de entrega: até 23/02/2022 (4ª feira) às 23h59min
Forma de entrega: [via Moodle] 1 arquivo por grupo
Nomes: (Gabriel Arruda dos Santos) Grupo: (M1 J)
(Artur Rezende Poltronieri)
Turma: B
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Roteiro do experimento adaptado para Ensino Remoto Emergencial (ERE) - v.03 - fevereiro/2022
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
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Departamento de Sistemas Elétricos de Automação e Energia
Disciplina: (ENG10003 - Laboratório de Circuitos Elétricos)
Professora: Bibiana Ferraz
(2,0) Questão n. 01 – Teorema da Superposição
a) (1,0) Monte o circuito mostrado na Figura 1 utilizando o software PSIM® e apresente imagens da simulação
realizada. (Obs.: 2k2Ω = 2,2kΩ). Considere V1 = 6V e V2 = 5V.
Figura 1 – Circuito para simulação do teorema da superposição.
Resposta item a:
A Figura 2 mostra o circuito feito no PSIM
Figura 2 – Circuito no PSIM
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Professora: Bibiana Ferraz
b) (1,0) Com base no circuito simulado, efetue medidas de corrente e tensão entre os nós a e b, preencha os dados
da Tabela 1 e apresente imagens da simulação (Obs.: para simular uma fonte com tensão igual à zero, desconecte-a
do circuito e coloque os terminais em curto-circuito).
Tabela 1 – Medições da questão 01.
Tensão (volts) Resultados Simulados
V1 V2
Tensão (V)
Vab
Corrente (µA)
Iab
6 0 2,05839 3,33e-01
9 0 3,08759 5e-01
12 0 4,11679 6,66667 e-01
0 5 1,9708 3,19149 e-01
0 10 3,94161 6,38298 e-01
0 15 5,91241 9,57447 e-01
6 5 4,0292 6,52482 e-01
9 10 7,0292 1,1383
12 15 1,00292e+01 1,62411
Resposta item b:
A Figura 3 mostra o caso de teste com V1 = 12V e V2 = 15V ao medir a corrente Iab.
Figura 3 – Simulação do último caso de teste
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Professora: Bibiana Ferraz
(8,0) Questão n. 02 - Princípio de linearidade
A Figura 2 apresenta um circuito linear constituído pela fonte de alimentação em corrente contínua Vf, e pelos
resistores R1 e R2. Neste circuito estão instalados dois medidores de grandezas elétricas: o voltímetro VR2, que mede
a tensão nos terminais do resistor R2, e o amperímetro IR2, que mede a corrente que flui pelo resistor R2.
Figura 2 – Circuito linear para simulação no PSIM.
A Figura 3 apresenta um circuito não linear constituído pela fonte de alimentação em corrente contínua Vf, pelo
resistor R3 e pelo elemento não linear ENL. Neste circuito estão instalados dois medidores de grandezas elétricas: o
voltímetro V_ENL, que mede a tensão nos terminais do elemento não linear ENL, e o amperímetro I_ENL, que mede a
corrente que flui pelo elemento não linear ENL.
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Figura 3 – Circuito não linear para simulação no PSIM.
a) (2,0) Abra no PSIM o arquivo “Lab03.psimsch”, habilite o circuito linear, faça as medidas de VR2 e IR2 e
preencha a Tabela 1. Para isso, os valores de Vf, R1 e R2 devem ser modificados no circuito da Figura 2.
Posteriormente, desabilite o circuito linear e habilite o circuito não linear, faça as medidas de V_ENL e I_ENL e
preencha a Tabela 1. Para isso, modifique os valores de Vf e R3 devem ser alterados
Tabela 1 – Resultados das simulações da Questão 1(a).
Vf (V)
R1= 18 Ω e R2 = 2 Ω R1= 12 Ω e R2 = 8 Ω R1= 4 Ω e R2 = 16 Ω R3= 10 Ω
VR2 (V) IR2 (A) VR2 (V) IR2 (A) VR2 (V) IR2 (A) V_ENL (V) I_ENL (A)
0 0 0 0 0 0 0 0 0
10 1 0,5 4 0,5 8 0,5 0,39203 0,91608
20 2 1 8 1 16 1 2,91796 1,7082
30 3 1,5 12 1,5 24 1,5 5,83802 2,4162
40 4 2 16 2 32 2 9,37742 3,06226
50 5 2,5 20 2,5 40 2,5 13,3975 3,66025
60 6 3 24 3 48 3 17,8046 4,21954
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b) (1,0) A partir dos valores da Tabela 1, plote no mesmo gráfico as curvas VR2 versus IR2 e V_ENL versus
I_ENL. Ou seja, os gráficos das tensões em função das correntes.
Resposta item b:
A Figura 4 mostra os dados obtidos na tabela 1, com os valores de tensão no eixo y e de corrente no eixo x.
Figura 4 – gráfico de tensão por corrente
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c) (1,0) Escolha uma linha de tendência linear para as curvas VR2 versus IR2 e polinomial para a curva V_ENL
versus I_ENL. Apresente, no próprio gráfico, as equações das linhas de tendência.
Resposta item c:
A Figura 5 mostra os mesmos dados da Figura 4, porém agora cada curva possui sua linha de tendência, de mesma
cor, representadas também.
Figura 5 – gráfico de tensão por corrente com linhas de tendência.
d) (1,0) Considere, por exemplo, f(x) = a x, em que a é o coeficiente angular de f(x). Compare os valores dos
coeficientes angulares das equações do item c, cujas linhas de tendências são lineares, com os valores de R2
utilizados nas simulações. Comente as relações observadas.
Resposta item d: Considerando as cores utilizadas nos gráficos, seguem as funções para as linhas de tendência:
y = 2x y = 8x y = 16x y = 1,01x² - 0,002x - 0,13 aprox = 1,01x²
Com os coeficientes angulares obtidos, é possível perceber que mesmo com um coeficiente maior, as funções lineares
apresentam uma tendência de crescimento menor quando comparadas a função não linear.
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e) (2,0) Copie os valores de VR2 e IR2 pertinentes da Tabela 1, calcule os valores das relações VR2 / IR2 e preencha
a Tabela 2.
Tabela 2 – Valores das relações VR2/IR2
Vf (V)
R1= 18 Ω e R2 = 2 Ω
VR2 / IR2
R1= 12 Ω e R2 = 8 Ω
VR2 / IR2
VR2 (V) IR2 (A) VR2 (V) IR2 (A)
0 0 0 - 0 -
10 1 0,5 2 4 0,5 8
20 2 1 2 8 1 8
30 3 1,5 2 12 1,5 8
40 4 2 2 16 2 8
50 5 2,5 2 20 2,5 8
60 6 3 2 24 3 8
f) (1,0) Explique, com base na lei de Ohm, as relações observadas quando comparados os valores de VR2 / IR2 com
os valores de R2 utilizados nas simulações.
Resposta item f: Ao observarmos a Razão vr2/ir2 constatamos o mesmo resultado independente da tensão da Fonte,
Tal resultado está dentro do esperado tendo em vista que as grandezas de tensão e corrente sãoinversamente
proporcionais e as resistências se mantiveram constantes.
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