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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ – UFPA CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ – CAMTUC FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA - FEE Kácia Karina Rosa de Sousa Luan Matheus Ephima Feitoza Wendria Cunha da Silva TEOREMA DE THÉVENIN Relatório 6 TUCURUÍ – PA 2017 Kácia Karina Rosa de Sousa Luan Matheus Ephima Feitoza Wendria Cunha da Silva TUCURUÍ – PA 2017 Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de Laboratório de Circuitos Elétricos I, no Curso de Engenharia Elétrica, na Universidade Federal do Pará. Prof. Yago Gomes 3 RESUMO O experimento tem como objetivo comprovar o teorema de Thévenin nos circuitos apresentados neste trabalho. O teorema de Thévenin consiste que qualquer circuito linear pode ser representado por uma fonte de tensão em série com uma resistência - equivalente de Thévenin. Palavra-Chave: Thevenin, teorema, circuito, equivalente. 4 Sumário 1- INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 6 2- PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS .................................................................................... 6 2.1 – OBJETIVOS ............................................................................................................................ 6 2.2 – MATERIAIS UTILIZADOS ..................................................................................................... 7 2.3 – FÓRMULAS UTILIZADAS .................................................................................................... 7 2.4 – MÉTODOS UTILIZADOS ...................................................................................................... 7 2.5 – RESULTADOS ........................................................................................................................ 9 3- QUESTÕES ................................................................................................................................. 10 4- SIMULAÇÃO ............................................................................................................................... 15 5- CONCLUSÃO GERAL .............................................................................................................. 15 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................... 16 5 Índice de ilustrações Figura 1: Circuito equivalente de Thévenin. ........................................................................... 6 Figura 2: Circuito montado no protoboard.. ............................................................................ 8 Figura 3: Circuito montado no protoboard alimentado por duas fontes DC. ........................... 8 Figura 4: Ilustração do circuito montado. ............................................................................... 9 Figura 5: Circuito Equivalente de Thévenin simulação proteus . .......................................... 10 Figura 6: Circuito equivalente de Thévenin - Medição da corrente e tensão no resistor R5.. 11 Figura 7: Circuito equivalente de Thévenin - Medição da corrente e tensão no resistor R6. . 11 Figura 8: Medição da corrente e tensão na carga R5 = RL . ................................................. 12 Figura 9: Medição da corrente e tensão na carga R6 = RL . ................................................. 12 Figura 10: Medição da tensão de Thévenin.. ....................................................................... 13 Figura 11: Medição da resistência de Thévenin. .................................................................. 14 Índice de tabelas Tabela 1: Valor nominal e valor medido para as resistências utilizadas no experimento ........ 9 Tabela 2: Tensão e corrente de saída entre os pontos A e B para determinada carga (RL).. 10 Tabela 3: Tensão e resistência de Thévenin. ................................................................................ 10 Tabela 4: Comparação dos Valores de Tensão e Corrente de saída....................................... 11 6 1- INTRODUÇÃO Teoremas são sempre importantes para calcular tensões e correntes nos diversos ramos de um circuito, cada teorema possui sua particularidade e aplicabilidade, o teorema verificado neste trabalho, assim como qualquer outro, tem sua importância, ele serve principalmente para reduzi todo o circuito com o intuito de calcular a corrente e a tensão de todo o circuito em poucos ramos, ao invés de calcular em todos os ramos do circuito original. Então, o teorema de Thévenin afirma que um circuito linear de dois terminais pode ser substituído por um equivalente formado por uma fonte de tensão Vth em série com um resistor Rth, onde Vth é a tensão do circuito aberto nos terminais e Rth, a resistência de entrada ou equivalente nos terminais quando as fontes independentes forem desativadas. Figura 1: Circuito equivalente de Thévenin. 2- PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 2.1 – OBJETIVOS - Comprovar o Teorema de Thevenin; 7 2.2 – MATERIAIS UTILIZADOS - 1 Multímetro Digital; - 02 Fontes de Tensão DC (V1 = 12 V e V2 = 6 V); - Protoboard; - Resistores: R1 = 1,0 k R3 = 1,5 k R5 = 2,2 k R7 = 3,3 k R2 = 1,2 k R4 = 1,8 k R6 = 2,7 k (2 unid.) R8 = 3,9 k 2.3 – FÓRMULAS UTILIZADAS Lei de Ohm 2.4 – MÉTODOS UTILIZADOS O experimento iniciou-se com a medição das resistências apresentadas com o auxílio do multímetro e, prosseguiu com a montagem do circuito determinado no protoboard. Após isso, o circuito foi alimentado por duas fontes de tensão DC, com V1 = 12V e V2 = 6V. Em seguida, utilizando RL como carga foi aferida a tensão e corrente entre os pontos A e B para duas situações. A primeira situação, implicou que RL assumia o valor de R5 e, na segunda situação assumia o valor de R6. Continuando o experimento, com os terminais A e B em aberto foi medido a tensão de Thévenin. Em seguida, foram substituídas as fontes de tensão por curto- circuito. Dessa forma, foi medida a resistência de Thévenin. 8 Figura 2: Circuito montado no protoboard. Figura 3: Circuito montado no protoboard alimentado por duas fontes DC. 9 2.5 – RESULTADOS O experimento teve finalidade de provar o teorema de Thévenin a partir das praticas experimentais, em que consistiu na medição da tensão e corrente de saída entre o ponto A e B para uma determinada carga RL e também, da tensão e resistência de Thévenin. Figura 4: Ilustração do circuito montado. Tabela 1: Valor nominal e valor medido para as resistências utilizadas no experimento. Resistores (Ω) Valor Nominal Valor medido R1 1,0k 977 R2 1,2k 1,18k R3 1,5k 1,42k R4 1,8k 1,75k R5 2,2k 1,92k R6 2,7k 2,72k R7 3,3k 3,29k R8 3,9k 3,82k 10 Carga (Ω) 5,07 2,01 5,58 1,82 Tabela 2: Tensão e Corrente de saída entre os pontos A e B para determinada carga (RL). Os valores calculados, dispostos na segunda linha da Tabela 3, foram obtidos com o auxílio do software Proteus, como mostram as Figuras 10 e 11. Uma observação importante é que Resistência de Thevenin (RTH) foi encontrada modificando o circuito original aplicando curto-circuitoas fontes. Medido 12,49 2,29k Calculado 10,4 2,31k Tabela 3: Tensão e resistência de Thévenin. 3- QUESTÕES 1 – Simule em programa computacional o circuito equivalente de Thevenin utilizando uma fonte de tensão (como VTH) e um resistor (como RTH). Meça a tensão e a corrente entre os pontos A e B do circuito equivalente, utilizando como carga (RL) os valores existentes na tabela 1. Anote os resultados e compare com os valores medidos (tabela 1). Figura 5: Circuito Equivalente de Thévenin simulação proteus. 11 Figura 6: Circuito equivalente de Thévenin - Medição da corrente e tensão no resistor R5. . Figura 7: Circuito equivalente de Thévenin - Medição da corrente e tensão no resistor R6. Comparando os resultados de tensão e corrente medidos nos terminais A e B temos valores bem próximos se comparados com a tabela 2. Tabela 4: Comparação dos Valores de Tensão e Corrente de saída. 4- SIMULAÇÃO A simulação do experimento foi realizada no software proteus. - Tensão e Corrente de saída entre os terminais A e B. Carga (Ω) (Circuito de Thevenin) (Circuito de Thevenin) 5,07 2,01 5,06 2,30 5,58 1,82 5,60 2,07 12 Figura 8: Medição da corrente e tensão na carga R5 = RL. Figura 9: Medição da corrente e tensão na carga R6 = RL. 13 - Tensão e Resistência de Thévenin Figura 10: Medição tensão de Thévenin. 14 Figura 11: Medição da Resistência de Thévenin. 15 5- CONCLUSÃO GERAL Em suma, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de completar duas grandes vertentes, que se tornam uma ao longo do processo de aprendizagem do aluno. O experimento construído no laboratório tem a característica tanto de avaliar os conhecimentos teóricos como também solidificar e familiarizar o discente com a prática, de igual, do manuseio dos equipamentos e da flexibilidade e criatividade que são requeridas dos estudantes de engenharia, de forma que seja possível maximizar a eficiência na absorção de conceitos e formulas abstratos inerentes ao cotidiano do aluno. Portanto, O experimento mostrou que o teorema de Thévenin é válido, e proporcionou uma melhor compreensão do funcionamento dos aparelhos eletrônicos, uma vez que, qualquer circuito formado por diversos elementos resistivos e fontes de tensão, pode ser visto de forma simplificada através do modelo de Thévenin, no qual substitui esses equipamentos por apenas uma fonte (fonte de Thévenin) com uma resistência equivalente (resistência de Thévenin) ligado em série. 16 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ROBBINS, Allan H. - MILLER, Wilhelm C. Análise de Circuitos - Teoria e Prática – Editora: Cengage Learning, 1a edição – Volume 1, 2010. [2] ALEXANDER, Charles K; SADIKU, Matthew N.O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5ª edição. Porto Alegre: AMGH, 2013.
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