Atividade_3 1_Guia01_AVA_CktRes_emAC

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLÓGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE CIRCUTOS ELÉTRICOS II
Guia da Simulação 1
Unidade 03
Circuitos Resistivos em AC
Elaborado pelo Prof. Weverson dos Santos Cirino
Manaus - Amazonas
Revisão 01 – 15/07/2020
1. Objetivos
· Familiarizar com o software de simulação Multisim;
· Simular no software Multisim, circuitos resistivos em corrente alternada;
· Aprender a medir tensão AC, corrente AC e resistência com multímetro virtual do software Multisim;
· Aprender a medir tensão AC e visualizar fenômenos elétricos com o osciloscópio virtual do software Multisim;
· Aprender a utilizar a fonte de tensão AC e o gerador de funções do software Multisim, e;
· Realizar medidas elétricas em AC em circuitos puramente resistivo em regime permanente senoidal.
2. Lista de Materiais
2.1 Lista de Equipamentos
· 01 Gerador de função virtual.
· 01 Multímetro virtual.
· 01 Osciloscópio virtual.
· 01 Pront-o-board virtual.
2.2 Lista de Componentes
· 01 Resistor de 220 virtual.
· 01 Resistor de 470 virtual.
· 01 Resistor de 560 virtual.
3. Introdução Teórica
3.1 Sinais AC
A utilização de sinais AC (alternate current, corrente alternada) se deve ao engenheiro Nikolas Tesla. É dele o projeto e implementação das primeiras redes de distribuição AC, dos primeiros motores AC e da rede de distribuição polifásica (como a que utilizamos hoje, que é trifásica). Na época, se utilizava a rede de distribuição DC, menos eficiente.
Sinais AC são sinais cuja intensidade varia com o tempo. Um gerador de sinais ou gerador de funções fornece um sinal de tensão AC de frequência e amplitude ajustáveis, para uso em circuitos elétricos. A frequência do sinal pode ser ajustada, tipicamente, de alguns hertz a alguns mega-hertz, e a amplitude do sinal pode ser ajustada de alguns milivolts a alguns volts.
O sinal é, normalmente, uma forma de onda senoidal, quadrada ou mesmo triangular. Essas formas de onda, ou curvas, podem ser visualizadas, bem como, a expressão matemática que as descreve na Tabela1.
Eq.(1)
No caso de um sinal senoidal, ele pode ser descrito por:
Onde é chamada Amplitude Máxima da senóide; é sua frequência angular; é o Valor Médio (ou nível CC ou DC) e que é a fase da forma de onda. O valor médio de uma forma de onda AC pode ser calculado por:Eq.(2)
Chamamos de Valor Eficaz de uma onda periódica, o valor DC ou constante que fornece a mesma potência média a um resistor R. O valor eficaz de uma forma de onda (tanto tensão como corrente) pode ser calculado por:Eq.(3)
O valor eficaz também é conhecido como Valor RMS (root means square), já que seu cálculo envolve determinação da raiz quadrada do valor quadrático médio. No caso do sinal senoidal descrito acima e supondo que , o valor eficaz é igual a:Eq.(4)
3.2 Osciloscópio e multímetro na medição de sinais AC
O osciloscópio de raios catódicos (ou osciloscópio analógico) fornece uam representação visual de qualquer forma de onda aplicada aos seus terminais de entrada. Um tubo de raios catódicos, semelhante a um tubo de televisão, fornece uma tela de visualização mostrando a forma de onda do sinal aplicado à face di tubo, deixando uma amostra do sinal que é aplicado aos terminais de entrada.
Enquanto multímetros fornecem informação numérica de um sinal aplicado, o osciloscópio proporciona a forma real da onda a ser mostrada. Existe uma ampla gama de modelos de osciloscópio, analógicos e digitais, adequados para medir sinais abaixo de uma frequência específica, outros para fornecer medidas de sinais de tempos de duração muito curtos. Um osciloscópio pode ser construído para operar desde alguns hertz até centenas de mega-hertz; osciloscópio podem também ser usados para medir larguras de tempo de frações de nanosegundos a vários segundos.
O multímetro também se presta a medida das características de sinais AC, geralmente senóides. A chave AC/DC do multímetro permite escolher o tipo de medida a ser realizada; valor médio ou DC; valor eficaz ou AC. A partir dessas duas medidas, é possível reconstruir o sinal senoidal medido.
Um osciloscópio ideal deveria apresentar uma resistência de entrada infinita, entretanto, devido as características do seu circuito de entrada, na maioria das vezes, esta resistência de entrada está longe desta condição ideal.
A experiência procura mostrar não somente o efeito resistivo, mas também o efeito capacitivo de carregamento do canal de entrada do osciloscópio sobre o circuito em estudo. De fato, o circuito de entrada de um canal do osciloscópio pode ser modelado por um circuito contendo um resistor (de valor 1 MΩ para osciloscópios de laboratórios) em série com um capacitor (de valor de 25 pF, para o mesmo caso). Será então possível observar como, para determinadas condições, o osciloscópio pode alterar o próprio valor que se deseja medir.
A faixa de frequência em que um equipamento de medida fornece resultado corretos é um parâmetro importante, não só para um osciloscópio mas para outros equipamentos como por exemplo, um multímetro. Esta experiência também procura chamar a atenção para as limitações dos multímetros, em particular para o efeito da frequência sobre as medidas de tensão AC e DC. A limitação de frequência é um dos parâmetros que deve considerado e que deve orientar a escolha por um determinado equipamento; em geral tem influência sobre o custo do equipamento.
4. Procedimento Experimental
1 - Monte o circuito da Figura 1 no Multisim.
Figura 1
Gerador
de função - E
Anote que é um gerador de função da Agilent (Agilent Function Generator), três resistores e um componente de Aterramento. Você pode utilizar o gerador de função normal.
2 - Ajuste a forma de onda de saída do gerador de função para onda Senoidal, com 7 Vpp (sete volts pico-a-pico), 3,4 kHz (três virgula quarto quilohertz) de frequência e fase 0°.
3 – Depois com ajuda de um multímetro normal (Multimeter) ou da Agilent (Agilent Multimeter), meça a tensão e a corrente em cada resistor e anote na Tabela 1.
Tabela 1
	
	Tensão
(V - volts)
	Corrente
(mA – milíampéres)
	Resistor 
	
	
	Resistor 
	
	
	Resistor 
	
	
Observe que a corrente de passa pelo Resistor é a corrente total fornecida pelo gerador de função, que serve como uma bateria de tensão alternada. Para cada medição virtual feita, coloque o seu registro na seção Resultados Obtidos no seu Relatório da Simulação.
4 – Com ajuda do osciloscópio (Oscilloscope) normal (de 02 ou 04 canais), ou da Tektronic ou da Agilent, meça a tensão (em pk-pk e RMS) e a frequência em cada resistor e no gerador de função e preencha a Tabela 2.
Tabela 2
	
	Tensão
	Frequência (kHz)
	
	pk-pk (V)
	RMS (V)
	
	Gerador 
	
	
	
	Resistor 
	
	
	
	Resistor 
	
	
	
	Resistor 
	
	
	
Para cada medição virtual feita, coloque o seu registro na seção Resultados Obtidos no seu Relatório da Simulação.
5 – Faça os devidos cálculos para obter os resultados das tensões e correntes em cada resistor do circuito da Figura 1. Esses cálculos devem constar na seção Cálculos no seu Relatório da Simulação.
6 – Faça uma comparação entre os valores simulados e medidos, e os valores calculados.
7 – Responda [1] Porque a frequência, conforme foi medida no passo 4 e Tabela 2, não muda em um circuito puramente resistivo, independentemente se o resistor está em série ou paralelo?
8 – Responda [2]: Qual a diferença entre a expressão da tensão senoidal na saída de um gerador de função para a expressão ou resultado medido pelo multímetro?
9 – Responda [3]: Conforme varia o valor da tensão senoidal em cima de um resistor, o que acontece com o Efeito Joule neste resistor? Para responder esta pergunta utilize o equipamento virtual Wattímetro (Wattimeter) em qual resistor da Figura 1.
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Parte que deverão compor o Relatório da Aula Prática no Laboratório:
Capa.
Contra-capa.
Sumário.
Introdução.
2 – Objetivos.
2.1 – Geral.
2.2 – Específicos.
3 - Referencial Teórico (embasamento teórico
sobre o assunto da experiência).
4 – Simulação N.01 – Tema da simulação.
4.1 – Equipamentos e componentes utilizados.
4.2 – Rotina ou Procedimento Experimental (Indicar passo-a-passo todas as ações que deverão ser executadas com o máximo de detalhes, bem como, mostrar os circuitos a serem montados e tabelas a serem preenchidas).
5 – Resultados obtidos (Informar todos os resultados obtidos durante a execução da experiência, informando em qual passo da rotina experimental foi pedido).
6 – Cálculos.
7 – Gráficos.
8 – Comentários sobre os resultados obtidos.
Conclusões.
Referências (separar por grupo: livros, sites, artigos, monografias, dissertações, teses, etc) e listar em ordem alfabética, por grupo. Mínimo de 03 livros.
Nota Geral: O relatório deverá ser em folha de papel A4 branca, na posição Retrato, Fonte Arial ou Times New Romam, Tamanho 12 (para todo o relatório), com margem esquerda e cabeçalho com 3 cm, e margem direita e inferior com 2 cm, Espaçamento entre linhas de 1,15, sem nenhum espaçamento antes ou depois entre os parágrafos, com indicativo da numeração da página no cabeçalho do lado direito extremo com tamanho 10. Para cada figura, tabela, foto, entre outros, deverá existir o seu título acima da forma: Figura 1 – Blá blá...bla, e embaixo a sua Fonte. No referencial teórico indicar pelos menos 03 citações de livros de livros pesquisados.
Depois de tudo pronto, salve em <.pdf> e envie pelo botão Enviar Tarefa.