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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ EEL058 - ELETROTÉCNICA GERAL I - EEN ________________________________________________________________________________ Copyright © 2019: L.M.M.L., C.F., B.D.B., J. H., E.C.G. 1 Laboratório 03 – Método dos nós em circuitos de corrente contínua ________________________________________________________________________________ 1. Fundamentação Teórica • O Método dos nós é uma técnica usada na resolução de problemas que envolvem Circuitos Elétricos, possibilitando o cálculo das tensões nodais e por consequência, as tensões de ramos, correntes e potências elétricas em cada elemento do circuito; • A aplicação deste método exige o conhecimento da definição de “nó” (junção de dois ou mais ramos com o mesmo potencial) e “nó essencial” (junção de três ou mais ramos com o mesmo potencial); • Com isso, são estabelecidos os seguintes passos para a aplicação do método: Passo 1: Identificar e Rotular cada Nó do Circuito. Como mostrado na Figura 1, tem-se os Nós E1, E2, E3 e o Nó de Referência, que será ligado ao Terra, cujo potencial é zero volts (0 [V]); Passo 2: Adota-se o sentido das correntes em cada nó essencial (É comum adotar-se os sentidos das correntes sempre saindo de cada nó); Passo 3: Aplicar a 1ª lei de Kirchhoff para as correntes a cada um dos nós essenciais; Passo 4: Resolver as equações resultantes para se obter as tensões dos nós; Figura 1- Identificando os Nós do Circuito. 2. Objetivos Verificação por simulação do método dos nós para solução de circuitos; 3. Procedimento Experimental 3.1 Material Utilizado UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ EEL058 - ELETROTÉCNICA GERAL I - EEN ________________________________________________________________________________ Copyright © 2019: L.M.M.L., C.F., B.D.B., J. H., E.C.G. 2 • Simulador • Voltímetro, amperímetro do simulador • Fonte de Tensão ajustável em corrente contínua • Resistores: diversos valores ôhmicos (escolha entre 10 e 1000 Ω) 3.2 Verificação do Método dos nós Verificação experimental do circuito com 1 nó essencial 1. Monte no Protoboard o circuito apresentado abaixo usando os resistores propostos. Nó 1 𝑅 𝑅 𝑅 Tensão (𝑉1) Tensão (𝑉2) Tensão (𝑉) Tensão (𝑉) Tensão (𝑉) 5 10 1,199 6,4 -3,629 10 5 -4,5 5,65 0,535 Nó 1 𝑅 𝑅 𝑅 Tensão (𝑉1) Tensão (𝑉2) Corrente (mA) Corrente (mA) Corrente (mA) 5 10 3,64 12,74 -16,39 10 5 -13,66 11,25 2,41 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ EEL058 - ELETROTÉCNICA GERAL I - EEN ________________________________________________________________________________ Copyright © 2019: L.M.M.L., C.F., B.D.B., J. H., E.C.G. 3 Verificação experimental do circuito com 2 nós essenciais 2. Monte no Protoboard o circuito apresentado abaixo usando os resistores propostos. Nó 1 Nó 2 𝑅 𝑅 𝑅 𝑅 𝑅 𝑅 Tensão (𝑉1) Tensão (𝑉2) Tensão (𝑉) Tensão (𝑉) Tensão (𝑉) Tensão (𝑉) Tensão (𝑉) Tensão (𝑉) 5 10 -3,5 1,48 -0,2 0,2 1,68 -8,36 10 5 -8,61 1,36 -0,028 0,028 1,39 -3,76 Nó 1 Nó 2 𝑅 𝑅 𝑅 𝑅 𝑅 𝑅 Tensão (𝑉1) Tensão (𝑉2) Corrente (mA) Corrente (mA) Corrente (mA) Corrente (mA) Corrente (mA) Corrente (mA) 5 10 -10,76 31,11 -20,49 20,49 16,87 -37,66 10 5 -26,12 28,69 -2,8 2,8 13,94 -16,95 4. Resultados e Conclusões 4.1 Análise todos os circuitos montados teoricamente e compare os valores calculados com os valores obtidos experimentalmente. No circuito 1: (V1=5V; V2=10V e V1=10V; V2=5V) -Tensões: -Vr1+Vr2-V1 = -4,5 V e 1,199 V Vr3 – Vr2 + V2 = 3,64V e -13,66V -Correntes: i1+i2+i3= 0A e 0,01A UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ EEL058 - ELETROTÉCNICA GERAL I - EEN ________________________________________________________________________________ Copyright © 2019: L.M.M.L., C.F., B.D.B., J. H., E.C.G. 4 No circuito 2: (V1=5V; V2=10V e V1=10V; V2=5V) Tensões: -Vr1+Vr2-V1 = 0,03 V e 0,02 V -Vr2-Vr3+Vr4 = -0,02 e -0,056V V2-Vr4+Vr5 = -0,04V e -0,07V Correntes: Nó 1: i1+i2+i3 = -0,2 A e 0,83 A Nó 2: i3+i4+i5= -0,35 A e -0,28 A 4.2 Identificar quais elementos absorvem potência e quais fornecem potência no circuito. Percebe-se que quando V1=5V e V2=10V, somente V2 fornece potência ao circuito, ao contrário dos outros componentes. Já quando V1=10V e V2=5V, só V1 fornece potência. A potencia final se aproxima de zero, o que resulta na boa execução do experimento. 4.3 Resolva os sistemas de equações do método dos nós teoricamente e compare os resultados. Já resolvido 4.4 Com base nos valores medidos, verifique as leis de Kirchhoff de corrente e tensões. Já Resolvido 4.5 Faça a simulação computacional (software Pspice, Proteus ou Multisim) das experiências realizadas e apresente os resultados no relatório (respostas). EXPERIMENTO 01: EXPERIMENTO 02 4.6 Elabore um relatório da aula prática e entregue no Moodle.
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