laboratório de circuitos elétricos

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Laboratório de Circuitos I
Profa. Cássia Nunes Almeida (cassia.nunes@ufsj.edu.br)
08 e 09 de Junho de 2014
AULA 16: Simulação utilizando LTSpice - Transitório em
circuitos RLC1
Em um circuito RLC, o comportamento oscilatório é devido à passagem da energia armazenada entre o indutor
e o capacitor. O resistor dissipa parte da energia convertendo-a em calor, sendo por isso responsável pelo
amortecimento das oscilações, de uma maneira análoga ao atrito viscoso em sistemas mecânicos. Nesta aula,
utilizaremos o circuito alimentado por uma onda quadrada, Fig. 1. A onda quadrada alimenta o circuito no
momento em que a tensão passa de "baixo" para "alto" e vice-versa, mas nós iremos estudar o comportamento
do circuito somente após a transição, quando o circuito oscila por si mesmo. O propósito deste experimento é
observar o comportamento subcrítico de um circuito RLC.
Figura 1: Circuito RLC alimentado por um sinal onda quadrada.
Parte prática
1 Preparação e execução
Você irá estudar um circuito RLC . A preparação consiste em selecionar os valores de R e de C tais que a
observação da oscilação sub-amortecida (ou subcrítica) seja possível.
1. A resistência R da Fig. 1 consiste na resistência total do circuito,
R = Rx +RL +RG, (1)
onde RL é a resistência do indutor, a ser medida com o multímetro, RG = 50Ω é a resistência de saída
do gerador e Rx é a resistência a ser calculada e utilizada na montagem usando a década de resistências.
Meça e anote RL =___________Ω.
2. A frequência do gerador deve ser baixa o su�ciente para que as oscilações naturais do circuito tenham
tempo para decair antes de recomeçar devido a uma nova transição da onda quadrada do sinal de entrada.
Utilize f = 30kHz. Utilize a de�nição da constante de tempo de um circuito RLC, τ = 1/α = 2L/R, e
calcule Rx da Eq. 1 para que o amortecimento seja observado ao longo de um semi-período do sinal de
entrada. Rx =___________Ω.
3. O fator de qualidade de um circuito é uma medida de razão entre a energia das oscilações e a energia
perdida em um ciclo. Sabendo-se que o fator de qualidade de um circuito RLC é dado por
Q =
1
R
√
L
C
, (2)
obtenha o valor de C para que Q = 10. C =___________pF.
1Roteiros de aula prática gentilmente cedido pelo Prof. Luiz Guilherme C. Melo
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4. Calcule a frequência natural do circuito,
ω0 = 1/
√
LC, (3)
e veri�que se os valores de R, L e C obtidos acima caracterizam um amortecimento subcrítico, ou seja,
α < ω0. α =___________s
−1, ω0 =___________s
−1.
5. Monte o circuito da Fig. 1 com os valores de R, L e C obtidos.
6. Ajuste no gerador uma onda quadrada de v(t) = 10V, meça o sinal de entrada, e 2 a tensão em R, como
mostrado na Fig. 2.
Figura 2: Adição do osciloscópio ao circuito estudado.
7. Apresente as formas de ondas encontradas e descreva suas conclusões em relatório conforme modelo
disponível.
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