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1 EMC/UFG Circuitos Elétricos 3 Lista de Exercícios Baseada em Provas Anteriores: Circuitos elétricos de primeira ordem, segunda ordem e ordem superior. Professor Enes – Site: www.emc.ufg.br E-mails: enes.gm@gmail.com; enes@ufg.br 1) Determine a resposta completa, )(ti , para 0t , indicada no circuito da figura abaixo, sendo Ai 1,0)0( . Indicar os respectivos termos referentes à resposta de regime permanente, à resposta transitória devido à entrada vs(t) (estado nulo), e à resposta transitória devido às condições iniciais (entrada nula). 2) Analise o circuito da figura. A chave permanece fechada até que seja estabelecido o estado estacionário. Em t = 0, a chave é aberta. Determinar )(tvC para t ≥ 0, sendo Vtetv t )(8)( 91 . 3) Determine a expressão de )(ti para 0t no circuito da figura considerando os seguintes dados: 31R , 12R , FC 2 1 , e )()2()( tsenttiS A. Considere o circuito em regime permanente em 0t . 4) Analise o circuito elétrico de primeira ordem da figura I. A chave é fechada em t = 0 s. Determinar a resposta completa, )(tiL , para 0t . Determinar o valor da resistência R1 e da condição inicial iL(0 ) a fim de que o comportamento da corrente )(tiL satisfaça o gráfico da figura II. 80 90 Vtetv tS )(10)( 500 H1,0 0t )(8)( 91 tetv t 3 F36 1 )(tvC xi 12 xi2 Vv 212 2R )(tv 0t V10 C Si 1R)(ti http://www.emc.ufg.br/ mailto:enes.gm@gmail.com mailto:enes@ufg.br 2 Figura I Figura II 5) Determine a resposta completa, )(ti , para 0t , indicada no circuito da figura abaixo. Seja R = 3 , L = 1 H; C = 0,5 F e is(t) = 10(t) A. A chave de transição fechada (make-before-break) só interrompe o curto-circuito sobre a fonte de corrente, is, após a conexão ao circuito, no instante t = 0s. 6) Analise o circuito da figura no qual v1(t) = 10(t) V. v1(t) 0 1 2 x 10 -4 0 0.05 0.1 Resposta completa - Corrente no indutor - IL(t) A Tempo - s C o rr e n te n o i n d u to r - IL (t ) - A 1502R )(tiL mHL 4,2V5 0t 1R 3 Pede-se: a) Determine a função de transferência )( )( 1 2 sV sV , escreva a equação diferencial para )(2 tv e determine as condições iniciais )0(2 v e dt dv )0(2 (sendo dt dv )0(2 ≡ 0 2 )( t dt tdv ), necessárias para a solução da equação diferencial. b) Determine a resposta completa, )(2 tv , a partir da equação diferencial obtida no item ‘a’. 7) Analise o circuito da figura a seguir. Pede-se: a) Redesenhe o circuito no domínio do operador ´s´ de Laplace, indicando as admitâncias e renomeando as grandezas. b) Escreva as equações matriciais de análise das tensões nodais no domínio s (matriz de admitâncias e vetores de tensões e de correntes). Importante: Não é necessário resolver estas equações. 8) Determine a resposta completa, )(ti , para 0t , indicada no circuito da figura abaixo. Ao determinar as condições iniciais )0( i e dt di )0( , suponha que Ai 0)0( ; Vv 4)0( e que a chave é fechada no instante 0 s. 9) Analise o circuito da figura e o gráfico da tensão )(tvo para a tensão de entrada em degrau unitário, )()( ttvi . Pede-se: a) Calcule o valor de R que atende ao gráfico. b) Determine os valores de R para que a resposta não seja oscilatória. 4 10) Analise o circuito da figura. Determine a função de transferência )( )( sV sV s e escreva a equação diferencial para )(tv . Determine também as condições iniciais )0( v e dt dv )0( (sendo dt dv )0( ≡ 0 )( tdt tdv ), necessárias para a solução da equação diferencial. Importante: Não é necessário resolver a equação diferencial. 11) Analise o circuito da figura a seguir. Pede-se: (2,0 pontos) a) Redesenhe o circuito no domínio do operador ´s´ de Laplace incluindo as fontes referentes às condições iniciais, indicando as impedâncias e renomeando. b) Escreva as equações matriciais de análise de malha no domínio s (matriz de impedâncias e vetores de correntes e tensões). Importante: Não é necessário resolver estas equações. 12) Determine a resposta completa da corrente )(ti para 0t , conforme indicada no circuito da figura, sendo Ai 5)0( . Indicar os respectivos termos referentes à resposta de regime permanente, à resposta transitória devido à entrada vs(t) (estado nulo) e à resposta transitória devido às condições iniciais (entrada nula). )(tvs )(tv F 12 1 10 )(ti 10 )(tiS )(tiC H2 + 1 V )(tvo Td = 8 ms t (ms) )t(iv )(tvo R )(tvi =1V 80 90 VtttvS )()3000cos(100)( H1,0 5 13) Analise o circuito elétrico da figura. A chave permaneceu fechada pelo tempo suficiente para se estabelecesse o regime permanente no sistema e é aberta em t = 0 s. Determinar: a) as equações diferenciais para a corrente, )(ti , e para a tensão, )(tv , indicadas na figura. b) as condições iniciais )0(i , dt di )0( , )0(v , e dt dv )0( . c) a resposta completa da tensão )(tv para 0t . 14) Determine a resposta completa, )(ti , para 0t , indicada no circuito da figura abaixo, sendo Ai 5,0)0( . Indicar os respectivos termos referentes à resposta de regime permanente, à resposta transitória devido à entrada vs(t) (estado nulo), e à resposta transitória devido às condições iniciais (entrada nula). 15) Analise o circuito da figura. A chave permanece fechada até que seja estabelecido o estado estacionário. Em t = 0, a chave é aberta. Determinar )(tvC para t ≥ 0, sendo Vtetv t )(8)( 91 . 80 90 VttvS )(10)( H1,0 0t )(8)( 91 tetv t 3 F36 1 )(tvC xi 12 xi2 Vv 212 6 16) Determine a expressão de )(ti para 0t no circuito da figura considerando os seguintes dados: 31R , 12R , FC 2 1 , e )()2()( tsenttiS A. Considere o circuito em regime permanente em 0t . (2,0 pontos) 17) O circuito da figura possui uma fonte de tensão controlada por tensão e é alimentado por uma fonte de tensão independente cujo valor é vS(t) = 4 + 8(t) V. Determinar: a) os valores de A (parâmetro da fonte controlada) para se ter estabilidade; b) para A = ½, a corrente no indutor, i(t), para t ≥ 0. 18) O circuito da figura está em regime estacionário em t = 0– e a chave é aberta em t = 0. Determine )(tv para t ≥ 0. 2R )(tv 0t V10 C Si 1R)(ti Ak1 v(t) i(t) Av(t) B 4+8(t) V k4 5mH 60 10 30 60 + F 16 1 V010 0t )(tv 7 19) Observe o circuito da figura. A chave permanece aberta o tempo suficiente para estabelecer o regime permanente e então é fechada em t = 0. Determine a expressão da função e esboce graficamente no tempo a corrente iL(t) no indutor para t ≥ 0. 20) O circuito da figura está em regime permanente no instante em que a chave é aberta. Determinar a expressão da função e esboce graficamente a: a) tensão v(t) no capacitor para t ≥ 0; b) corrente i(t) no indutor para t ≥ 0. 21) Observe o circuito da figura. A energia no circuito é nula e a chave está aberta, sem conexão com os terminais ‘1’ e ‘2’, e então é comutada para a posição ‘1’ em t = 0 s. Depois de transcorrido um período de três constantes de tempo, 3, a chave é comutada para a posição ‘2’. Determinar a expressão da função e esboçar graficamente no tempo a corrente i(t) para t ≥ 0 s. (2,5 pontos) 22) Analise o circuito da figura. A fonte de corrente sempre esteve conectada ao circuito desde t = s. A fonte de tensão de 50 V é do tipo degrau e é ativada em t = 0 s, ou seja, para t < 0 s a fonte de 50 V é um curtocircuito. Determinar a expressão da função e esboçar graficamente a corrente iL(t) no indutor para t ≥ 0. (2,5 pontos) 8 23) Observe o circuito RL da figura, sendo R = 300 , L = 1 H e a tensão da fonte igual vS(t) = 100cos(100t + 45º)(t) V. Determinar a expressão da função e esboçar graficamente a corrente i(t) no circuitos para t ≥ 0. Considere estado inicial nulo. (2,5 pontos) 24) Observe o circuito da figura. A chave permanece fechada o tempo suficiente para estabelecer o regime permanente e é aberta em t = 0 s. Os parâmetros do circuito são: R = 480 , L = 8 mH, C = 50 nF e a tensão da fonte é vg(t) = 50 V. Determinar a expressão da função e esboçar graficamente no tempo a tensão no capacitor, vC(t), e a corrente, i(t), fornecida pela fonte, para t ≥ 0 s. (2,5 pontos) 50(t) V + vC(t) i(t)
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