Relatório Exp1 Lab de Circuitos II - Capacitor em regime CA

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FABÍOLLA MARIA DE SANTANA ROCHA
ISLAN DE MELO SILVA
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO DE CAPACITORES EM
CIRCUITOS DE CORRENTE ALTERNADA REALIZADO NO
DIA 20/10/2022 NA BANCADA 02 DO LABORATÓRIO 46 DO
IFAL - CAMPUS PALMEIRA
Relatório Técnico apresentado como
instrumento de avaliação da componente
curricular Laboratório de Circuitos II.
PALMEIRA DOS ÍNDIOS, AL
2022
MATERIAIS UTILIZADOS:
● Capacitor cerâmico 100nF (104);
● Resistor 1kΩ ;
● Osciloscópio Digital de Dois Canais e Ponteiras 10x e 1x;
● Multímetro digital;
● Gerador de Funções;
● Protoboard;
● Fios de cobre;
RESULTADOS OBTIDOS:
Seguindo o passo a passo do guia do experimento, foram obtidos os resultados apresentados
na Tabela 01 abaixo.
Tabela 01 - Capacitor em regime CA - Frequência constante.
Exp. Sim. Erro (%) Exp. Sim. Erro (%) Exp. Sim. Erro (%)
VRpp (V) 2 2 0 3 3 0 5 5 0
VRef (V) 716,55
m
712,34
m
0,59 1,08 1,06 1,88 1,8V 1,78 1,12
Ief (A) 715,55
u
712,34
u
0,45 1,0754
m
1,0685
m
0,64 1,8m 1,78m 1,12
VCpp (V) 320,38
m
318,28
m
0,65 488,54
m
477,42
m
2,32 797,75
m
795,7
m
0,25
VCef (V) 115,11
m
113,01
m
1,85 145,71
m
169,51
m
14,04 260,87
m
282,52
m
7,66
XC (𝛀) 160,86 158,64 1,39 161,53 158,64 1,82 158,81 158,71 0,063
Ainda seguindo o guia de experimento, foi mantida constante a tensão de entrada do gerador
de funções e variamos a frequência do sinal de entrada, gerando os dados da Tabela 02.
Tabela 02 - Capacitor em regime CA - Frequência variável.
f (Hz) VRpp (V) VRef (V) VCpp (V) VCef (V) Ief (A) XC (𝛀)
Exp. Sim. E (%) Exp. Sim. E (%) Exp. Sim. E (%) Exp. Sim. E (%) Exp. Sim. E (%) Exp. Sim. E (%)
100 316,
23m
318,
12m
0,63 113,
75m
112,
65m
0,88 4,95 4,98 0,6 1,79 1,76 1,67 100,5
5u
112,6
5u
12 17,8k 15,62
k
11,68
500 1,47 1,5 2,04 536,
58m
531,
38m
0,93 4,70 4,76 1,27 1,75 1,68 4 526,2
2u
531,3
8u
0,95 3,2k 3,16k 1,25
1 k 2,60 2,66 2,30 949,
86m
942,
66m
0,73 4,15 4,22 1,68 1,55V 1,49 3,87 939,2
5u
946,6
6u
0,74 1,59k 1,57k 1,25
2 k 3,85 3,91 1,55 1,44 1,38 4,16 3,03 3,10 2,31 1,13V 1,09 3,53 1,35
m
1,38
m
2,22 814,8
1
789,8
5
1,96
3 k 4,33 4,41 1,84 1,62 1,56 3,7 2,27 2,33 2,64 835,4
5m
826,3
8m
1,07 1,51
m
1,56
m
3,31 541,4
9
523,7
3
3,32
5 k 4,73 4,75 0,42 1,73 1,68 2,89 1,45 1,50 3,44 539,6
5m
534,6
2m
0,92 1,61
m
1,68
m
4,34 327,2
2
318,2
2
2,75
7 k 4,79 4,87 1,67 1,77 1,72 2,82 1,01 1,1 8,91 397,8
8m
390,7
3m
1,76 1,65
m
1,72
m
4,24 231,6
9
227,1
6
1,73
10 k 4,82 4,91 1,86 1,79 1,74 2,79 778,
55m
V
780,
1m
0,25 279,9
5mV
276,9
8m
1,07 1,67
mA
1,74
m
4,19 161,8
8
161,0
3
0,49
DISCUSSÃO DOS RESULTADO:
Durante a execução da prática encontramos dificuldade em colocar a tensão de pico no
resistor (Tabela 1) nos valores de 10V, 14V e 16V, por isso substituímos os mesmo por,
respectivamente, 2V, 3V e 5V. O mesmo ocorreu para preencher a tabela 2 e assim
substituímos o valor de 10V pico a pico por 5V pico a pico e dessa forma realizamos as
simulações com este valores, uma vez que o gerador de funções do laboratório não conseguia
atingir os valores de tensões especificados no roteiro.
Figura 1: Circuito montado no simulador.
Fonte: Autores.
Figura 2: Montagem em laboratório.
Fonte: Autores
Analisando os valores obtidos tanto nas simulações quanto nas montagens podemos
observar que o erro percentual das grandezas ficou entre 1% e 10% e isto era esperado uma
vez que temos os erros dos instrumentos de medida e a tolerância dos componentes.
Comparando o valor teórico da reatância do capacitor nas frequências da tabela 2, com os
valores que obtivemos na simulação e na montagem em laboratório podemos observar um
pequeno erro que se deve a modelagem matemática do simulador e da tolerância e erros de
medições na montagem e isto já era esperado. Analisando os valores de reatância na tabela 1,
podemos ver que a alteração da tensão não influencia na reatância capacitiva. Na tabela 2
podemos ver que conforme a frequência do sinal aumenta, a reatância capacitiva diminui.
Gráfico 1: Reatância capacitiva em função da frequência (Simulação).
Fonte: Autores.
Gráfico 2: Reatância capacitiva em função da frequência (Montagem).
Fonte: Autores.
Figura 2: Gráfico da tensão e corrente em um capacitor (Simulação).
Fonte: Autores.
Em azul temos a tensão no capacitor e em rosa a corrente, é fácil ver que estas
grandezas estão defasadas entre si, e segundo o que foi estudado na disciplina de circuitos
elétricos II esta defasagem é de 90º.
CONSIDERAÇÕES FINAIS:
O experimento conseguiu elucidar conceitos anteriormente estudados na disciplina de
circuitos elétricos II, onde podemos evidenciar de forma prática o comportamento de um
capacitor quando submetido ao regime de corrente alternada e como a reatância capacitiva se
comporta quando alteramos a frequência do sinal aplicado e também podemos observar que
alterar somente a amplitude do sinal não influencia a reatância. Poderia ser adicionado à
prática um experimento onde pudéssemos analisar a relação da reatância e capacitância para
um mesmo sinal de entrada e analisar a relação inversa destas duas grandezas.