Circuitos R-L

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – CETEC
CET106 – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL IV
EXPERIMENTO 01: CIRCUITO R-L
ÁDILA MICHELE SANTOS
DANIELLE GALVÃO SANTANA
INGRIDY SOUZA DOS SANTOS
09 DE SETEMBRO DE 2014
CRUZ DAS ALMAS – BA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – CETEC
CET106 – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL IV
ÁDILA MICHELE SANTOS
DANIELLE GALVÃO SANTANA
INGRIDY SOUZA DOS SANTOS
EXPERIMENTO 01: CIRCUITO R-L
Relatório apresentado ao docente Ariston Cardoso, como método de avaliação parcial da disciplina Física Geral e Experimental IV, pela Universidade Federal do Recôncavo da Bahia.
09 DE SETEMBRO DE 2014
CRUZ DAS ALMAS – BA
INTRODUÇÃO
Um circuito do tipo R-L, é um circuito com apenas um resistor, um indutor e, possivelmente, uma fonte de alimentação. O indutor torna difícil a ocorrência de variações bruscas da corrente, o que pode ser útil quando se deseja manter uma corrente constante em um circuito alimentado por uma fem que possui flutuações. O resistor R pode ser um elemento separado do circuito ou pode ser a resistência do enrolamento da própria bobina; todo indutor real sempre possui alguma resistência, a menos que ele seja feito por um fio supercondutor.
Circuito contendo uma fonte de tensão, um resistor e um indutor.
O indutor quando percorrido por uma corrente elétrica produz um campo magnético, campo este que cria um fluxo magnético concatenado dentro da bobina (Φ). Chamamos de indutância (L), o parâmetro que relaciona esse efeito do campo magnético com a corrente que o produziu e sua unidade é o Henry (H), tendo como submúltiplos o milihenry (mH) e microhenry ( μ H).
 Por definição, a indutância L é a razão entre o fluxo concatenado e a corrente:
 
Autoindutância é a propriedade de um indutor de gerar uma força eletromotriz (ε) sobre ele próprio quando submetido a uma corrente elétrica variável. Essa força eletromotriz induzida será contrária (sinal negativo) à variação de corrente de modo a manter o fluxo de campo magnético. Ela é dada por:
 
Estando o indutor inicialmente desenergizado, em t = 0 fechamos a chave S do circuito. A corrente inicial é nula, pois o indutor se opõe às variações bruscas de corrente. Após essa oposição inicial, a corrente aumenta gradativamente obedecendo a uma função exponencial, até atingir o valor máximo (Imáx), quando o indutor estiver totalmente energizado. Nesta situação, temos:
A partir desta característica, podemos equacionar a corrente em função do tempo e dos componentes do circuito.
Onde τ é a constante de tempo do circuito e é igual a relação entre o valor da indutância e o valor da resistência ().
Para o circuito RL, a defasagem entre corrente e tensão é dependente da frequência e a amplitude da corrente, tende a diminuir com o aumento da frequência.
Defasagem entre a tensão e a corrente.
OBJETIVOS
Verificar, experimentalmente, o comportamento de um indutor quando submetido a uma fonte alternada com diferentes resistores.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Um indutor é um dispositivo elétrico passivo que armazena energia na forma de campo magnético, normalmente combinado o efeito de várias voltas da corrente elétrica. O indutor por de ser utilizado em circuitos como um filtro passa baixa, rejeitando as altas frequências.
Construção
Um indutor é geralmente construído como uma bobina de material condutor, por exemplo, fio de cobre. Um núcleo de material ferromagnético aumenta a indutância concentrando as linhas de força de campo magnético que fluem pelo interior das espiras. Indutores podem ser construídos em circuitos integrados utilizando o mesmo processo que é usado em chips de computador. Nesses casos, normalmente o alumínio é utilizado como material condutor. Porém, é raro a construção de indutores em CI’s; eles são volumosos em uma pequena escala, e praticamente restritos, sendo muito mais comum o uso de um circuito chamado “gyrator”, que utiliza um capacitor comportando-se como se fosse um indutor.
	Pequenos indutores usados para a frequências muito altas são algumas vezes feitos com um fio passando através de um cilindro ferrite.
Indutância 
	Indutância é a grandeza física associada aos indutores, é simbolizada pela letra I, medida em Henry(H), e representada graficamente por um fio helicoidal. Em outras palavras é um parâmetro dos circuitos lineares que relaciona a tensão induzida por um campo magnético variável à corrente responsável pelo campo. A tensão entre os terminais de um indutor é proporcional à taxa de variação da corrente que o atravessa.
Energia
	A energia (medida em Joules, no SI) armazenada num indutor é igual à quantidade de trabalho necessária para estabelecer o fluxo de corrente através do indutor e, consequentemente, o campo magnético. 
	É dada por:
 
 onde I é a corrente que circula pelo indutor.
	O indutor para se desenergizar necessita de um intervalo de tempo maior que cinco vezes a sua constante de tempo de energização, que é dada por:
MATERIAS UTILIZADOS
Osciloscópio;
Gerador de Sinais;
Transformador;
Resistores;
Fios de ligação;
Multímetro;
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Mediu-se os valores dos resistores e indutores que usaremos no nosso circuito, tivemos que a medida do resistor 1 foi 220 ohm e o resistor 2 foi 1000 ohm; e os valores dos indutores foram indutor 1 igual a 3,4 H e o indutor 2 foi 1,1 H.
Após a medida dos resistores e indutores podemos montar o circuito R-L, ajustando o gerador de sinais e o osciloscópio.
Em seguida medimos e anotamos no quadro a forma da onda no indutor e no resistor, obtendo:
	
	Forma de onda
	VPP
	F (HZ)
	T (S)
	Vrms
	R
	Senoidal
	536 mV
	1300*10³
	768,0 nS
	181 mVs
	L
	Senoidal
	9,39 V
	1300*10³
	772,0 nS
	3,11 V
Em seguida substituímos o resistor de 220 Ω por outro de 1000 Ω, e mantivemos o mesmo indutor, obtendo desta vez os dados abaixo:
	
	Forma de onda
	VPP
	F (HZ)
	T (S)
	Vrms
	R
	Senoidal
	122 V
	1300*10³
	773,5 nS
	405 mVs
	L
	Senoidal
	192 V
	1300*10³
	773,0 nS
	61,9 V
Por fim, mantivemos o resistor de 1000 Ω e trocamos o indutor de 3,4 H por um de 1,1H. Os dados encontrados foram:
	
	Forma de onda
	VPP
	F (HZ)
	T (S)
	Vrms
	R
	Senoidal
	840 mV
	1300*10³
	768,0 nS
	273 mVs
	L
	Senoidal
	4,96 V
	1300*10
	773,6 nS
	1,69 V
QUESTÕES
A partir dos dados medidos devemos calcular a corrente, mas para isso devemos fazer algumas observações antes,
Temos que Logo:
, mas , temos que ,
, onde , logo teremos que a corrente é dada por:
I= V/ assim poderemos encontrar os valores da corrente.
Utilizando a fórmula acima teremos que
 
Daí a nossa corrente 1 será:
A corrente 2 será dada por:
a nossa corrente 2 será: 
A corrente 3 será dada por:
	
A nossa corrente 3 será dada por: 
Desta maneira encontramos os valores da corrente em cada circuito, no circuito R1 – L1, no circuito R2- L1 e no circuito R2 – L2.
CONCLUSÃO
A partir da realização do experimento, podemos conhecer melhor os instrumentos para utilizar com maior precisão nas próximas atividades. Além disso, percebemos que o uso do gerador de funções está intimamente ligado ao do osciloscópio, pois este permite a visualização do sinal em sua tela, fornecendo dados importantes acerca do circuito que está sendo analisado, e com o tratamento de dados e resultados obtidos foi possível analisar os valores encontrados para a corrente no circuito R-L.