Relatório de Circuitos Elétricos 2. Finalizado

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Relatório de prática laboratorial
Circuitos Elétricos
Análise de circuitos CC com Resistores, Capacitores e fontes de tensão.
Disciplina: Circuitos Elétricos.
Equipe:
Lucas de Sá,		 				Matrícula: 151015339.
Paulo Henrique Franklin				Matrícula: 151014141.
Hiury Assis Andrade Cavalcante Matrícula: 162011104.
Professor: Dalton de Araújo Honório. 
Data da prática: 07/12/17.
Semestre 2017.2
Fortaleza - 2017
MEDIDAS DE SEGURANÇA PARA O LABORATÓRIO
1. Em caso de dúvida, pergunte sempre antes de realizar qualquer ação. 
2. Não trabalhe sozinho, principalmente fora do horário de expediente. 
3. Ao ser designado para trabalhar em um determinado laboratório, é imprescindível o conhecimento da localização dos acessórios de segurança. 
4. Procure conhecer o equipamento antes de utiliza-lo. Leia as instruções de uso, manuais, etc. 
5. Certifique-se da tensão de trabalho dos equipamentos antes de conectá-los à rede elétrica. Quando não estiver em uso, os aparelhos devem permanecer desconectados.
 6. Planeje sua experiência, procurando conhecer os riscos envolvidos, precauções, decisões a serem tomadas e descarte correto dos resíduos. 
7. Use roupas adequadas como calças compridas e sapatos fechados. Se usar cabelos compridos, conserve-os presos. 
8. Não são permitidos alimentos nas bancadas, armários e geladeiras dos laboratórios. 
9. Comunique todos os acidentes ao professor.
Introdução.
Neste experimento prático aplicamos os conhecimentos de análise de circuitos CC estudados em sala de aula, com o auxilio das leis de kirchhoff , leis de Ohm, resposta natural e a um degrau de circuitos RC relacionadas a resistores, capacitores e fontes de tensão.
Objetivos.
Montar e analisar os circuitos propostos pelo procedimento laboratorial repassado, no qual foi pedido para analisar, comparar e monitorar seu funcionamento. Foram repassados seus diagramas para facilitar a interpretação do circuito e sua montagem, utilizando as ferramentas disponibilizadas em laboratório. 
Materiais utilizados.
Gerador de funções digital Tektronix AFG 2021 20MHZ.
Osciloscópio digital Tektronnix TPS 2012B 100MHZ.
Matriz de contados.
Resistor de 22kΩ.
Capacitor de 100nF. 
Breve Introdução:
Circuito RC: Processo de Carga e Descarga de Capacitores.
Nesta experiência vamos conhecer a dinâmica de uma combinação de resistor e capacitor chamada circuito RC. O circuito RC é de fundamental importância em circuitos eletrônicos. Isto se deve ao fato de que tal combinação fixa uma constante de tempo e com isto determina a rapidez do circuito eletrônico. Além disso, é interessante estudar o comportamento de um capacitor que está sendo carregado ou descarregado, pois o tipo de comportamento encontrado no circuito RC pode ser encontrado em inúmeras outras áreas das ciências exatas e engenharias.
Procedimento experimental. 
- Experimento 1. 
Materiais utilizados: Gerador de funções com tensão contínua de 5Vpp onda quadrada, osciloscópio, capacitor de 100nF e resistor de 22kΩ.
Procedimento: 
Monte o circuito da figura abaixo, usando o gerador de função provendo uma tensão cc quadrada com Vpp = 5V, com os seguintes valores de resistores: R = 22kΩ, C = 100nF. 
Com uma frequência de 100 Hz veja a forma de onda da tensão de entrada e a do capacitor. Esboce tais formas de onda na folha em anexo. 
Repita os procedimentos do item 2 para uma frequência de 10 Hz. 
Repita os procedimentos do item 2 para uma frequência de 1 kHz. 
Discuta os efeitos da mudança das frequências na forma das tensões obtidas.
Diagrama proposto: 
Teste Prático: 
O circuito foi mantado na matriz de contatos e todos os parâmetros exigidos para os equipamentos foram devidamente regulados. 
Imagem do circuito montado, resistor e capacitor.
Imagem do gerador de funções. Neste momento da imagem acima, aumentamos a frequência apenas para melhor visualizar os efeitos das regulagens no osciloscópio antes de energizar o circuito, em seguida a frequência foi regulada conforme a pedida no procedimento, 100HZ. 
Ao montarmos o circuito e energizarmos o mesmo, foi observado com o auxílio do osciloscópio o gráfico de resposta do circuito. 
Imagem: 
Analise:
	Com o auxilio das demais ferramentas e com observação pudemos analisar a resposta de carga e descarga do capacitor conforme a frequência. Foi observado que variando a frequência conforme foi pedida no procedimento, inicialmente uma frequência de 100HZ em seguida 10HZ logo depois 1KHZ, ficou clara a variação de dois fatores. 
	Primero fator foi a tensão, inicialmente com a frequência de 100HZ a tensão não se apresentava próximo dos cinco volts conforme foi regulado no gerador de funções, isso ocorre devido à baixa frequência e a forma de onda da fonte, pois a frequência da fonte era baixa, cinco volts pico a pico, fator que determina o tempo em que a fonte libera os cinco volts e para de fornecer, volta para zero volt. Isto é tempo suficiente para o capacitor carregar e descarregar no resistor de tal forma que a variação de tensão se tornou rápida no resistor, visto que a fonte de tensão não era linear e estávamos obtendo respostas de tensão em relação à frequência por isso este efeito. Ao aumentarmos a frequência o carregamento do capacitor se tornou mais rápido e com isso a variação da tensão era menos e o valor de tensão obtido foi mais próxima do que foi regulado no gerador. De maneira análoga ao ser regulado à frequência para dez hertz a variação de tensão aumentou se apresentando ainda mais distante do valor regulado, devido aos fatores mencionados.
	Segundo fator, foi o período dos eventos de carga e descarga que também se relacionaram com a frequência, ao aumentar a frequência o período dos eventos aumentava, ou seja, se a frequência aumentava os eventos de carga e descarga se apresentava mais rapidamente no osciloscópio e se a frequência era reduzida o período de cada evento se estendia, demoravam mais para ocorrer. Isso está de acordo, pois a fonte fornece uma tensão de onda quadrada pico a pico, para que os eventos de carga e descarga do capacitor ocorram essa tensão tem que ser fornecida para o circuito em análise, esta tensão é fornecida na forma de pulsos de acordo com o tempo regulado pela frequência, o que comprova o que foi observado no circuito, quanto maior o tempo de pulsos fornecidos pela fonte, maior a velocidade dos eventos de carga e descarga, analogamente se reduzido o tempo dos pulsos fornecidos pela fonte maior será o tempo para os eventos ocorrerem. 
Experimento 2.
Materiais utilizados: Gerador de funções com tensão contínua de 5V, osciloscópio, capacitor de 100nF e resistor de 22kΩ.
Procedimento: 
1. Monte o circuito da figura abaixo, usando o gerador de função provendo uma tensão cc com V = 5V, com os seguintes valores de resistores: R = 22kΩ, C = 100nF. 
2. Ajuste o Osciloscópio para um tempo de 1s/Div e veja a forma de onda do capacitor. Esboce tal forma de onda na folha em anexo.
 3. Agora, desconecte um terminal do resistor (abrir o circuito) e veja o comportamento da fora de onda no capacitor. Esboce tal forma de onda na folha em anexo. 
4. Volte a conectar o terminal do resistor e perceba o comportamento da tensão novamente. Esboce tal forma de onda na folha em anexo. 
5. Discuta as diferenças dos resultados das tensões obtidas. 
Diagrama proposto: 
Teste Prático: 
O circuito foi montado na matriz de contatos e todos os parâmetros exigidos para os equipamentos foram devidamente regulados. 
Imagem do circuito montado, resistor e capacitor.
Devido à utilização apenas do gerador de funções, regulamos o funcionamento do mesmo em modo pulse, para que operasse como uma fonte de tensão CC linear, para isso foi regulado o Duty Cycle em 99% para que a tensão de saída do gerador de funçõesnão variasse e se comportasse como uma fonte linear. Assim como na imagem abaixo:
	
	Imagem do osciloscópio regulado conforme o procedimento: 
Analise:
	Após montado o circuito e todos os demais equipamentos regulados conforme o procedimento o circuito foi energizado e procedemos às observações a respeito.
	Ajustado o osciloscópio, o conectamos ao circuito e procedemos às observações conforme o procedimento. A forma de onda observada com a escala de tempo informada ao se conectar e desconectar o resistor conforme o procedimento foi à resposta do gráfico da imagem abaixo:
	Ao se energizar o circuito, habilitando a saída do gerador de funções, ficou bem claro o seu comportamento de carga no capacitor, comprovando o referencial teórico estudado em sala sobre resposta a um degrau, um gráfico exponencial positivo em relação ao tempo do capacitor se carregando, se mantido a tensão o gráfico se estabiliza e se mantem linear devido à regulagem feita no gerador de funções, e se dês energizado, desabilitando a saída do gerador de funções, ficou bem nítido também o gráfico de descarga do capacitor, mais uma vez comprovando o referencial teórico estudado sobre resposta natural do circuito RC, um gráfico exponencial negativo em relação ao tempo. 
	Para que melhorássemos a visualização ao ligar e desligar o circuito conforme descrito anteriormente, demos um STOP no osciloscópio para congelar a imagem e com o auxilio dos cursores do osciloscópio foi possível observar a variação de tensão conforme o carregamento e descarregamento do capacitor em relação ao tempo. Com isto foi observado que ao habilitar à saída de tensão do gerador, à tensão no capacitor vai aumentando conforme o seu carregamento como visto na imagem acima até se estabilizar aos cinco volts conforme a regulagem, e quando dês energizarmos o circuito, o capacitor se encontra carregado no qual irá se descarregar através do resistor, sua tensão se encontra próxima aos cinco volts fornecidos anteriormente e vai caindo até zerar. A utilização dos cursores foi um meio muito rápido e confiável no qual pudemos observar todos os parâmetros requeridos no procedimento e ainda foi possível observar a variação do tempo da carga até a descarga e vice versa. 
Resumo.
	Neste experimento laboratorial foi possível analisar e absorver bastante conteúdo a respeito do funcionamento dos circuitos RC, com as observações realizadas foi possível fundamentar o referencial teórico estudado em sala de aula das análises de resposta natural e a um degrau dos circuitos RC, além de proporcionar uma experiência prática com as observações intrínsecas dos circuitos como tempo de carga e descarga, comportamento, análise de gráfico do circuito e também um maior contato e aprendizado das ferramentas utilizadas no qual possuem uma alta tecnologia e precisão aplicada em seu funcionamento, como a utilização dos cursores que viabilizou a observação do tempo de carga e descarga juntamente com a precisão dos dados repassados pela ferramenta que já informava a variação de tempo e tensão em função do tempo de carga e descarga na forma de onda do circuito em teste. Com isto concluímos que foi um experimento de grande valia e aprendizado, ao final do experimento ainda foi possível abordar uma grande observação importante através da observação do gráfico de carga e descarga do capacitor, que foi a observação de que o capacitor se carrega rapidamente e se descarrega lentamente, isso é um fator muito importante, pois isto pode ser danoso ou benéfico vai depender da aplicação, este conceito é muito importante, visto que é muito comum mediante senso comum que um elevado número de capacitores não é maléfico a fonte que fornece potência ao mesmo, com este experimento foi possível provar o contrario e ter uma noção dos danos de um circuito como este mal dimensionado.