Relatório Lab. G

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Laboratório G – Circuito RL e circuito RC
Por
Filipe Chaves
INTRODUÇÃO
	Na aula realizada no dia 18 de setembro, em laboratório, os principais objetivos das atividades foram: visualizar e calcular a defasagem entre a tensão de entrada e a corrente, tanto no circuito RL (composto por resistor e indutor), quanto no circuito RC (composto por resistor e capacitor).
DESENVOLVIMENTO
Teoria
	Indutor: também conhecido como solenoide ou bobina, é um componente elétrico capaz de armazenar energia em um campo magnético gerado pela corrente que o circula. Essa capacidade é chamada de indutância e é medida em Henrys (H). Em outras palavras, indutância é um parâmetro dos circuitos lineares que relaciona a tensão induzida por um campo magnético variável à corrente responsável pelo campo. O indutor se opõe a variações instantâneas da corrente que flui através dele, a fim de manter o seu campo magnético constante. Tal fenômeno é descrito pela expressão:		
Energia armazenada pelo indutor (I é a corrente que circula pelo indutor).
	De maneira geral, um indutor é composto por um fio condutor enrolado em forma de espiral. Cada volta da bobina é chamada de espira e a sua quantidade influencia diretamente na intensidade do campo magnético gerado. Indutores são amplamente utilizados em circuitos analógicos e em processamento de sinais. Juntamente com capacitores e outros componentes, formam circuitos ressonantes, os quais podem enfatizar ou atenuar frequências específicas.
	As aplicações possíveis vão desde o uso de grandes indutores em fontes de alimentação, como forma de remoção de ruídos residuais, além de bobinas de ferrite ou toroidais para filtragem de radiofrequência, até pequenos indutores utilizados em transmissores e receptores de rádio e TV. Indutores também são empregados para armazenamento de energia em algumas fontes de alimentação chaveadas. Dois ou mais indutores acondicionados juntos em um mesmo circuito magnético formam os chamados transformadores, os quais são elementos fundamentais em inúmeros sistemas elétricos.
	Capacitor: é um componente que armazena energia num campo elétrico, acumulando um desequilíbrio interno de carga elétrica. Os formatos típicos consistem em dois eletrodos ou placas que armazenam cargas opostas. Estas duas placas são condutoras e são separadas por um isolante (ou dielétrico). A carga é armazenada na superfície das placas, no limite com o dielétrico. A propriedade que estes dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático é chamada de capacitância (C) e é medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferença de potencial ou tensão (V) que existe entre as placas. A unidade de medida da capacitância é o farad (F).
	Circuito RL: o circuito RL consiste em um resistor e um indutor, ligados a uma fonte de tensão.
Circuito RL
	Para obtermos um campo eletromagnético no indutor, é necessário que tenhamos um fluxo de corrente alternada; sendo assim, esse componente somente irá funcionar com esse tipo de corrente, comportando-se como um curto-circuito na corrente contínua (CC).					O indutor ocasiona um atraso na corrente que por ele circula. Isso acontece porque, ao alterarmos rapidamente a tensão aplicada no indutor para um determinado valor maior que o primeiro, a força eletromotriz irá elevar a variação da corrente para um valor também maior. Entretanto, no indutor a corrente não acompanha o aumento da tensão, de modo que, quando a tensão aplicada ao indutor atinge o valor máximo, a corrente ainda não atingiu tal valor.
	Circuito RC: Foi dada uma breve explicação de como se comporta um circuito RC no relatório anterior.
Prática
	Queremos medir a diferença de fase entre tensão e corrente em um circuito RL e em um circuito RC. Para isso, usamos um circuito RL, um circuito RC, um gerador de funções, um osciloscópio. 
Diferença de fase em um circuito RL
	A teoria nos diz que um indutor causa um atraso na corrente. No circuito RL montado, temos que a tensão sobre o resistor é dada por = R • i(t), ou seja, a tensão é igual a uma constante (resistência) multiplicada pela corrente. Dessa forma, o sinal mostrado pelo canal 2 do osciloscópio exibe a corrente que passa pelo resistor. Abaixo está ilustrado o circuito utilizado nesta análise:
A imagem mostrada pelo osciloscópio é a seguinte:
Em azul a tensão de entrada e em amarelo a corrente. A amplitude da tensão é 7,96V e a frequência é da corrente é 2 kHz.
A partir da imagem, é possível constatar que a corrente está atrasada em relação à tensão assim como calcular esse atraso através de uma regra de três. Levando em conta que um período da onda equivale a 360 graus, calculamos o atraso da corrente como mostrado a seguir.
	5 divisões - 360º
	0,5 divisões - X
	X = 36 º
Logo, para um circuito RL, com um resistor de R = 1kΩ, e um indutor de L = 52mH, alimentado por um gerador com frequência de 2000hz, temos uma defasagem de 36º.
Diferença de fase em um circuito RC
	Temos o mesmo circuito montado, só que no lugar no indutor temos um capacitor. Outra mudança foi a diminuição da frequência do sinal, que passou de 2000 Hz para 200 Hz. A teoria nos diz que, em um circuito RC, a tensão está adiantada em relação à corrente. Abaixo está ilustrado o circuito utilizado nesta análise:
A imagem mostrada pelo osciloscópio é a seguinte:
Em azul a tensão de entrada e em amarelo a corrente. A amplitude da tensão é 4,64 V e a frequência é da corrente é 119,05 Hz.
A partir da imagem é possível constatar que a corrente está adiantada em relação à tensão. O calculo do atraso é realizado da mesma forma que foi feito para o indutor. Resultando em:
	4,2 divisões - 360º
	0,6 divisões - X
	X = 51,4 º
	Logo, para um circuito RC, com um resistor de R = 10kΩ, e um capacitor de C = 0,12μF alimentado por um gerador com frequência de 200hz, temos uma defasagem de 51,4º.
CONCLUSÃO
Em um circuito puramente resistivo, tensão e corrente estão em fase. Entretanto, quando inserimos um indutor ou um capacitor no circuito, constatamos atrasos ou adiantamentos da corrente em relação à tensão. De maneira geral, um indutor atrasa a corrente e um capacitor adianta a corrente. A ocorrência dessas diferenças de fase está relacionada com as reatâncias desses elementos que são dadas da seguinte forma: 
	No laboratório G, foi possível observar tais características em circuitos RL e RC, assim como calcular as diferenças de fase a partir de métodos gráficos.
Porto Alegre, setembro de 2014