Instrumentação - Relatório 3 - Cargas Resistivas, Indutivas e Capacitivas

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1. Introdução 
 
Os circuitos elétricos são regidos por duas leis primordiais, a Lei de Kirchhoff e a Lei de 
Ohm. A Lei de Kirchhoff, criada por Gustav Robert Kirchhoff, fala da conservação de carga 
e da energia existente no circuito. A Lei de Ohm, criada por Georg Simon Ohm, fala que a 
razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante, dando origem a 
resistência elétrica. Ambas as leis relacionam tensão e corrente, tornando possível a solução 
de circuitos elétricos variados. 
Os conceitos estudados para essa prática foram tensões, correntes, potência e reatâncias de 
circuitos elétricos em série e paralelo, cargas resistivas, indutivas e capacitivas, onde foram 
analisadas as leis de Kirchoff, utilizando os materiais fornecidos pelo laboratório. 
 
 
 
Universidade Federal do Ceará - Campus de Sobral 
Disciplina: Instrumentação, Medidas e Instalações Elétricas 
Relatório nº 
3 
Curso: Engenharia Elétrica 
 
Professor: 
Adson B. Moreira 
Data 
 02/10/2019 
Estudantes: Matrícula: Nota: 
 
Dimas Carneiro Costa 378734 
Elizeu Victor Fernandes Paiva 406644 
Julivan Hugo da Silva Freitas 396336 
Sheldon Lopes Pinto 431416 
2. Objetivo da prática 
 
A prática realizada teve o objetivo de obter valores eficazes medidos e fazer sua comparação 
com os valores calculados. A partir dos instrumentos digitais e analógicos foram feitas todas 
as medidas de tensão, corrente, potência e reatâncias teóricas e medidas das cargas resistivas, 
indutivas e capacitivas, além de verificar a veracidade das leis de Kirchoff nos circuitos 3.4 e 
3.5, em que há também nos indutores e capacitores. 
 
3. Leis de Kirchoff, Cargas Resistivas, Indutivas e Capacitivas 
 
Em uma rede elétrica, existem basicamente três tipos de cargas elétricas: resistivas, 
indutivas e capacitivas. Esta classificação está diretamente ligada ao fator de potência, que 
mede se a energia elétrica recebida é suficiente para atender as necessidades do uso diário, 
seja em residências ou empresas.As cargas resistivas costumam ser utilizadas em ferros de 
passar roupa, chuveiros e lâmpadas incandescentes. 
Resumidamente, conectar uma carga resistiva ao sistema significa que a corrente e a 
tensão mudarão de polaridade em fase, ou seja, sincronizadas, gerando um fator de potência 
unitário, em que a energia flui numa mesma direção através do sistema em cada ciclo. Ou 
seja: a corrente que circula por essa carga alterna-se e acompanha a tensão aplicada. Por esta 
razão, toda carga puramente resistiva possui fator de potência 1. 
As cargas indutivas, geralmente utilizadas em motores e transformadores, criam 
campos magnéticos pelas bobinas existentes nos equipamentos que estão ligados a ela, 
produzindo potência reativa com onda de corrente atrasada em relação à tensão. O fator de 
potência, neste caso, é zero. 
As cargas capacitivas, utilizadas em banco de capacitores, lâmpadas fluorescentes e 
computadores, criam campos elétricos pelos capacitores existentes nestas cargas. Por isso, 
provoca atraso na tensão e também possui fator de potência zero. De maneira simplificada, o 
fator de potência resulta da razão entre a potência ativa (energia utilizada em um 
equipamento) e potência aparente (que indica a suficiência da energia em questão). Conhecer 
o fator de potência é importante para que haja maior segurança e economia no ambiente, 
evitando que máquinas, ferramentas, eletrodomésticos e outros aparelhos queimem ou 
apresentem problemas. 
A ​Reatância é uma oposição natural de indutores ou capacitores à variação de 
corrente elétrica e tensão elétrica, respectivamente, de circuitos em corrente alternada. É dada 
em Ohms e constitui, juntamente com a resistência elétrica​, a grandeza impedância​. É 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Indutor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ohm
https://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Imped%C3%A2ncia
dividida em reatância indutiva, originada nos indutores, e capacitativa, nos 
capacitores.​[1]​[2]​Por vezes, é um fenômeno elétrico não desejado mas inerente aos circuitos 
elétricos ​[3]​. Todavia, existe aplicabilidade controlada dessa grandeza em circuitos de corrente 
contínua ou alternadas seja para a passagem ou bloqueio de uma gama de sinais elétricos ou 
para suavizar a corrente evitando a tensão​ ripple​. 
A ​Indutância pode ser definida como a razão entre o enlace total do fluxo e a 
corrente elétrica envolvida. Para o entendimento do conceito de enlace do fluxo, 
primeiramente consideremos um Toroide de N espiras, pelo qual uma corrente I que circula 
produz um fluxo total Φ {Phi}. O enlace de fluxo N Φ é caracterizado como o número de 
espiras N presente no fluxo Φ. Se, por exemplo, fecharmos um interruptor num circuito de 
corrente contínua​, a corrente não aumenta instantaneamente desde zero até um valor final, 
devido à indutância do circuito. A tendência da corrente a aumentar bruscamente será 
contrariada por uma corrente induzida oposta, que regula o aumento da corrente de forma 
gradual. Igualmente, quando se abrir o interruptor a corrente não passará a ser nula de forma 
instantânea, mas de forma gradual. 
A ​Capacitância ou capacidade elétrica é a grandeza escalar que mede a capacidade 
de armazenamento de energia em equipamentos e dispositivos elétricos, relacionando carga 
com diferença de potencial. Sua unidade é dada em farad​, representada pela letra F. A 
capacitância aparece de diversas formas, como a capacitância quântica e até capacitância 
negativa, e é parte essencial do estudo do eletromagnetismo​. Carregar um capacitor é, por 
exemplo, colocá-lo em um circuito elétrico com um gerador de tensão​. Ao ser submetido à 
passagem de corrente elétrica​, as placas do capacitor tornam-se carregadas com a mesma 
carga, em módulo, mas com sentidos opostos, uma carregada negativamente e a outra 
carregada positivamente. Existe, também, as chamadas capacitâncias mútuas (entre dois 
condutores) e próprias (em condutores isolados). Pode-se afirmar que até o planeta Terra 
possui uma capacitância. 
As ​Leis de Kirchhoff são empregadas em circuitos elétricos mais complexos, como 
por exemplo circuitos com mais de uma fonte de resistores estando em série ou em paralelo. 
Para estuda-las vamos definir o que são Nós e Malhas: 
Nó: é um ponto onde três (ou mais) condutores são ligados. 
Malha: é qualquer caminho condutor fechado. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reat%C3%A2ncia#cite_note-1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reat%C3%A2ncia#cite_note-2
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reat%C3%A2ncia#cite_note-3
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reat%C3%A2ncia#cite_note-3
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ripple
https://pt.wikipedia.org/wiki/Enlace
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_cont%C3%ADnua
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_cont%C3%ADnua
https://pt.wikipedia.org/wiki/Grandeza_escalar
https://pt.wikipedia.org/wiki/Farad
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletromagnetismo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica
https://www.infoescola.com/fisica/circuitos-eletricos/
https://www.infoescola.com/fisica/resistores/
 
Fig. 1: Circuitocom várias malhas e nós 
Analisando a figura 1, vemos que os pontos a e d são nós, mas b, c, e e f não são. 
Identificamos neste circuito 3 malhas definidas pelos pontos: afed, adcb e badc. 
Primeira lei de Kirchhoff (lei dos nós) 
Em qualquer nó, a soma das correntes que o deixam(aquelas cujas apontam para fora 
do nó) é igual a soma das correntes que chegam até ele. A Lei é uma conseqüência da 
conservação da carga total existente no circuito. Isto é uma confirmação de que não há 
acumulação de cargas nos nós. 
∑n in =0 
 
Segunda lei de Kirchhoff (lei das malhas) 
A soma algébrica das forças eletromotrizes (f.e.m) em qualquer malha é igual a soma 
algébrica das quedas de potencial ou dos produtos iR contidos na malha. 
∑k Ek = ∑n Rnin 
Aplicando as leis de Kirchhoff 
Exemplo 1: A figura 1 mostra um circuito cujos elementos têm os seguintes valores: 
E1=2,1 V, E2=6,3 V, R1=1,7 Ώ, R2=3,5 Ώ. Ache as correntes nos três ramos do circuito. 
https://www.infoescola.com/fisica/corrente-eletrica/
 
Fig. 1: Circuito com várias malhas e nós 
Solução: Os sentidos das correntes são escolhidos arbitrariamente. Aplicando a 1ª lei de 
Kirchhoff (Lei dos Nós) temos: 
i​1​ + i​2​ = i​3 
Aplicando a 2ª Lei de Kirchhoff (Lei das Malhas): partindo do ponto a percorrendo a malha 
abcd no sentido anti-horário. Encontramos: 
−i1R1 − E1 − i1R1+ E2 + i2R2 =0 
ou 
2i1R1 − i2R2 = E2 − E1 
Se percorrermos a malha adef no sentido horário temos: 
+i3R1− E2 + i3R1 +E2 + i2R2 = 0 
ou 
2i3R1 + i2R2 = 0 
Ficamos então com um sistema de 3 equações e 3 incógnitas, que podemos resolver 
facilmente: 
 
 
 
Resolvendo o sistema temos que: 
i​1​ = 0,82A 
i​2​ = -0,4A 
i​3​ = 0,42A 
Os sinais das correntes mostra que escolhemos corretamente os sentidos de i1 e i3, 
contudo o sentido de i2 está invertido, ela deveria apontar para cima no ramo central da 
figura 1. 
Exemplo 2: Qual a diferença de potencial entre os pontos a e d da figura 1? 
Solução: Pela Lei da Malhas temos: 
 
 
 
Observe que se não alterarmos o sentido da corrente i2, teremos que utilizar o sinal 
negativo quando for feito algum cálculo com essa corrente. 
 
 
 
 
4. Procedimento Experimental 
 
3.1 - ​Com base na ​Figura 3.1​, foi montado o circuito R, utilizando um resistor qualquer do 
módulo de resistores e um varivolt. Aplicado uma tensão 100V na saída do varivolt e 
preenchido a ​Tabela 3.1​. 
 
 
Figura do circuito 3.1 
 
Foto do circuito 3.1 montado 
 
 
Tabela 3.1 
 
 
3.2 - Com base na figura do circuito 3.2 ​, foi montado um circuito L, utilizando um indutor 
300mH/2A do módulo de indutores e um varivolt da bancada. Aplicado uma tensão na saída 
 
Valores 
Tensão de 
saída do 
varivolt (V) 
Corrente (A) Resistência 
(ohm) 
Potência (W) 
Teórico 100 0,333 300 33,333 
Medido 100 580m 303 40 
do varivolt de forma que seja possível medir os valores de corrente e tensão, utilizando os 
instrumentos analógico e digital de medição, e preenchido a ​Tabela 3.2​ . 
 
 
 
Figura do circuito 3.2 
 
 
Foto do circuito 3.2 montado 
 
 
Tabela 3.2 
 
 
3.3 - ​Montado o circuito C da ​Figura 3.3​, utilizando um capacitor de 30 microF/250 V do 
módulo de capacitores. Aplicado uma tensão de saída do varivolt de forma que seja possível 
medir os valores de corrente e de tensão e preenchido a ​Tabela 3.3. 
 
 
Valores Tensão de saída do 
varivolt (V) 
Corrente (A) Reatância (Ohm) 
Teórico 250 2 113.1 
Medido 250 1.8 138.88 
 
Figura do circuito 3.3 
 
 
Foto do circuito 3.3 montado 
 
 
Tabela 3.3 
 
 
3.4 - ​Montado o circuito RLC em série da ​Figura 3.4 , utilizando os componentes das três 
montagens anteriores dos módulos e um varivolt da bancada. Aplicado uma tensão de saída 
no varivolt de modo que fosse possível medir os valores de corrente e tensão, utilizando os 
instrumentos de medição, milímetro ou alicate-amperímetro, e foi preenchida a ​Tabela 3.4. 
 
 
Figura do circuito 3.4 
 
Valores Tensão de saída do 
varivolt (V) 
Corrente (A) Reatância (Ohm) 
Teórico 250 2.83 88.4194 
Medido 250 2.88 86.5052 
 
Foto do circuito 3.4 montado 
 
 
Tabela 3.4 
 
 
 
3.5 - ​Montado o circuito RLC em paralelo da ​Figura 3.5, ​utilizando os componentes do 
circuito anterior e um varivolt da bancada. Aplicado uma tensão de saída no varivolt de modo 
que fosse possível medir os valores de corrente e tensão, utilizando os instrumentos de 
medição e foi preenchida a ​Tabela 3.5 . 
 
 
 
Valores Tensão de 
saída no 
varivolt (V) 
Corrente 
total do 
circuito (A) 
Corrente no 
resistor (A) 
Tensão no 
indutor (V) 
Tensão no 
capacitor 
(V) 
Teórico 100 0,3 0,08 42 29 
Medido 100 320m 92,2m 48,7 27,6 
 
 
Figura do circuito 3.5 
 
 
 
 
Foto do circuito 3.5 montado 
 
 
 
 
 
 
Tabela 3.5 
 
 
 
5. Questionário 
 
1. Comente os resultados nominais e medidos da​ Tabela 3.1 . 
R:Com os resultados da tabela 3.1, podemos perceber que os valores são 
próximos e com uma margem de erro aceitável para a engenharia.Conseguimos 
utilizar a lei das malhas para circuitos fasoriais. 
 
2. Comente os resultados nominais e medidos da​ Tabela 3.2 . 
R:Neste circuito, além de termos resistência, temos também reatância indutiva e 
conseguimos ter valores próximos entres os valores teóricos e medidos, então, 
conseguimos provar a lei das malhas para circuitos fasoriais com reatância 
indutiva. 
 
3. Comente os resultados nominais e medidos da​ Tabela 3.3 . 
R:No terceiro circuito, temos uma fonte de tensão senoidal em paralelo com um 
capacitor, indicando que temos uma reatância capacitiva e, com 
isso,Conseguimos ter valores teóricos próximos dos medidos.Então, podemos 
afirmar a lei das malhas para esta configuração. 
 
4. Comente os resultados nominais e medidos da Tabela 3.4 . ​Com relação a esses 
resultados, pode-se afirmar que as leis de Kirchoff ainda são válidas? Explique. 
Valores Tensão de 
saída no 
varivolt (V) 
Corrente 
total do 
circuito (A) 
Corrente no 
resistor (A) 
Corrente no 
indutor (A) 
Corrente no 
capacitor 
(A) 
Teórico 100 0,54 0,3 0,7 1,20 
Medido 100 0,6 0,32 0,66 1,11 
R:Neste circuito,temos um resistor,um capacitor e um indutor em série e os 
valores teóricos são próximos dos valores medidos,com isso, podemos validar as 
leis de Kirchoff para esta montagem 
 
5. Comente os resultados nominais e medidos da Tabela 3.5 . ​Com relação a esses 
resultados, pode-se afirmar que as leis de Kirchoff ainda são válidas? Explique. 
R:Neste caso, os elementos estão conectados em paralelo entre sim e com a fonte 
de tensão.Os valores teóricos são próximos dos valores medidos, então, 
conseguimos provar a lei de Kirchoff para este caso também.Usa-se fasores para 
fazer os cálculos da análise dos circuitos em regime permanente. 
 
 
6. Conclusão 
Nesta prática foi feito o estudo sobre os indutores, capacitores e resistores e ligações 
em paralelo e série, bem como analisar a corrente e tensão nesses circuitos. Pode-se ver na 
prática que o indutor atrasa a corrente e o capacitor adianta, de forma que se somar as 
correntes em um arranjo em paralelo com os devidos componentes, não terá uma soma igual 
a zero, porém se utilizar de fasores pode-se conseguir o resultado esperado. 
Com os cálculos feitos, observa-se que as leis de kirchoff ainda são válidas, porém 
tem-se de atentar que os elementos que compõem os circuitos possuem umaparte imaginária, 
podendo ser expressa em números complexos ou em fasores, uma vez que as correntes e 
tensões aqui apresentarão defasagem. 
 
Referências bibliográficas 
LEIS DE KIRCHOFF. ​Infoescola​, 2019. Disponível em: 
https://www.infoescola.com/eletricidade/leis-de-kirchhoff/​. Acesso em: 24 de set. de 2019. 
CARGA INDUTIVA, RESISTIVA E CAPACITIVA. ​Tecnogera​, 2019. Disponível em: 
https://www.tecnogera.com.br/blog/o-que-e-uma-carga-resistiva-indutiva-e-capacitiva​. 
Acesso em: 02 de out. de 2019. 
CAPACITÂNCIA. ​Wikipédia:​ A Enciclopédia Livre, 2019. Disponível em: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Capacit%C3%A2ncia​. Acesso em: 02 de out. de 2019. 
https://www.infoescola.com/eletricidade/leis-de-kirchhoff/
https://www.tecnogera.com.br/blog/o-que-e-uma-carga-resistiva-indutiva-e-capacitiva
https://pt.wikipedia.org/wiki/Capacit%C3%A2ncia
REATÂNCIA. ​Wikipédia:​ A Enciclopédia Livre, 2019. Disponível em: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reat%C3%A2ncia​. Acesso em: 02 de out. de 2019. 
INDUTÂNCIA. ​Wikipédia:​ A Enciclopédia Livre, 2019. Disponível em: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Indut%C3%A2ncia​. Acesso em: 02 de out. de 2019. 
TEODORO, M. Fundamentos de Eletricidade. Rio de Janeiro: LTC, 2011