Relatorio Circuito RC Série CA

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
CIRCUITO RC SÉRIE CA
João Ramos de Camargo Neto 98611
Kariston Franzin Boveto 93313 
Mártin Bruno Roldam Mateus 95573
Engenharia Elétrica
Física Experimental IV – Turma 03
6653-3
Maringá, 29 de agosto de 2017.
Introdução
O circuito resistor-capacitor (RC) consiste de um resistor e de um capacitor, como pode ser visto na figura 1.1, podendo estar ligados tanto em série quanto em paralelo, sendo alimentados por uma fonte de tensão.
Existem três componentes básicos de circuitos analógicos: o resistor (R), o capacitor (C) e o indutor (L). Eles podem ser combinados em quatro tipos de circuitos: RC, RL, LC e o RLC. Estes exibem um grande número de tipos de comportamentos que são fundamentais em grande parte da eletrônica analógica. Em particular, eles são capazes de atuar como filtros passivos. Nos antigos receptores de rádio o sintonizador da frequência manipula a variação da capacidade de um capacitor variável, de modo que possa mudar a frequência para que esta entre em ressonância com a frequência desejada, capturando o sinal enviado pela respectiva emissora.
Figura 1.1: Circuito RC Série
Segundo HALLIDAY [2], o cálculo da frequência angular é dado através da fórmula:
A corrente foi calculada segundo:
Por HIBLER [1] temos que a reatância capacitiva é:
E a frequência de corte é calculada pela fórmula:
Impedância:
Materiais e Métodos
2.1 Materiais
- 1 Resistor;
- 1 Capacitor;
- Gerador de Frequência;
- Osciloscópio Digital;
- Placa de Bornes;
- Conectores tipo jacaré e banana.
2.2 Método
Figura 2.1: Montagem experimental
O circuito foi montado como na Figura 2.1. A fonte CA foi ajustada para gerar ondas senoidais em aproximadamente 5Vrms. O canal 1 do osciloscópio foi usado para medir a tensão fornecida pela fonte, uma vez que conforme a variação da frequência ocorreu também a variação da tensão, a qual precisou ser constantemente ajustada. O canal 2 foi usado primeiramente para medir a tensão no capacitor e depois, em um segundo momento, para medir a tensão no resistor.
Uma vez montado o sistema, a frequência foi variada abaixo e acima da frequência de corte. A tensão foi ajustada para manter-se constante no valor de 5V durante todo o experimento. 
Resultados
Os dados obtidos podem ser observados na Tabela 3.1, e o comportamento pode ser observado nas figuras 3.1, 3.2 e 3.3.
Dados os valores teóricos da resistência e da capacitância, o valor da frequência de do circuito foi calculados como segue abaixo:
Tabela 3.1: Dados obtidos experimentalmente
	
	
	
	
	
	(E-05)
	
	
	1000
	5,00
	0,73
	4,95
	6283,19
	15,9
	0,331
	14965,27
	2000
	5,01
	1,44
	4,80
	12566,38
	7,96
	0,652
	7356,67
	3000
	4,94
	2,08
	4,48
	18849,56
	5,31
	0,942
	4753,54
	4000
	5,02
	2,56
	4,32
	25132,75
	3,98
	1,160
	3724,31
	5000
	5,04
	2,96
	4,08
	31415,93
	3,18
	1,341
	3042,08
	6887
	5,02
	3,54
	3,56
	43272,30
	2,31
	1,604
	2219,47
	8000
	4,99
	3,76
	3,28
	50265,49
	1,99
	1,704
	1925,26
	9000
	4,96
	3,92
	3,04
	56548,67
	1,77
	1,776
	1711,55
	10000
	4,99
	4,08
	2,88
	62831,86
	1,59
	1,849
	1557,88
	11000
	4,97
	4,16
	2,72
	69115,04
	1,45
	1,885
	1443,04
Figura 3.1: Gráfico de Tensão total, Tensão no Capacitor e Tensão no Resistor, pela frequência.
Figura 3.2: Reatância Capacitiva pela frequência.
Gráfico 3.3: Reatância Capacitiva pelo inverso da frequência.
Discussão
Através da análise das tabelas e dos gráficos, observou-se que as tensões no resistor e no capacitor variam de acordo com a frequência de oscilação da fonte geradora. A tensão no Capacitor tem um valor máximo quando a frequência é mínima, esta tensão começa a diminuir conforme a frequência aumenta, pela análise através do gráfico vê-se que quando Já a tensão no resistor apresentou um comportamento oposto ao capacitor uma vez que começa com um valor próximo de zero e tem ao valor de tensão máximo conforme a frequência aumenta, quando .
A reatância apresentou um comportamento peculiar, pela equação, pelos dados e pelos gráficos, nota-se que o valor da reatância é inversamente proporcional à frequência, ou seja, conforme a frequência aumenta, a reatância diminui. Esse comportamento nos fez notar três situações: quando ·, quando e quando .
O valor obtido para a capacitância ( se mostrou bem próxima do valor teórico (, apresentando um desvio percentual de apenas .
Conclusão
A análise do experimento exibe o comportamento do circuito RC, que apresenta algumas características próprias, a tensão no capacitor reduz exponencialmente com a frequência e a tensão no resistor, por consequencia aumenta, a corrente no sistema aumenta com o aumento da frequência.
Notou-se também que a reatância capacitiva é inversamente proporcional a frequência. Na frequência de corte esse valor se iguala a resistência ohmica e portanto as tensões no capacitor e no resistor são iguais.
O valor experimental obtido para a capacitância foi de com desvio percentual .
O estudo experimental fora executada com bastante eficácia, permitindo uma análise bastante completa do circuito, que permite inferir que a teoria condiz perfeitamente com a experimentação.
Referências 
[1] – WEINAND, W. R. MATEUS, E. A.; HIBLER, I. Circuitos Série Sob Tensão Alternada e Ótica. Maringá: Universidade Estadual de Maringá, 2011.
[2] - HALLIDAY, David, RESNIK Robert, KRANE, Denneth S. Física 3, volume 2, 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. 384 p.