A2 - FÍSICA 3 - GABRIELLE ALVIM

Prévia do material em texto

CURSO: 
Engenharia Civil 
DISCIPLINA: 
Física III 
PROFESSOR: 
Thaiana 
ASS.: 
 
NOME: 
Gabrielle Alvim Cupolillo Bruno 
DATA ENTREGA: 
03/12/2020 
GRAU: TRABALHO: 
05 
TURMA: 
1CIV37A 
MATRÍCULA: 
20171105148 
 
QUESTÃO 1 (3,0 pts): A Lei de Faraday, que é também conhecida como lei 
da indução eletromagnética, afirma que a variação no fluxo de campo 
magnético através de materiais condutores induz o surgimento de uma 
corrente elétrica. Escolha DOIS dos itens abaixo e correlacione, 
mostrando a importância da Lei de Faraday, com o seu respectivo 
funcionamento: 
 
a) Fogão elétrico por indução; 
 
Toda corrente elétrica tem um campo magnético que 
acerca e, segunda a Lei de Faraday, a força eletromotora induzida em 
qualquer circuito fechado é igual à mudança do fluxo magnético ao longo do 
circuito, em cada dada unidade de tempo. Sob a Lei de Faraday, a corrente 
elétrica é induzida apenas se o campo magnético estiver mudando ou o 
condutor se movendo. A lei de Lenz nos demonstra que o sentido da corrente 
elétrica induzida é tal que ela origina um fluxo magnético induzido que se opõe 
à variação do fluxo determinado pelo indutor. Verifica-se que uma corrente 
elétrica em mutação está cercada por um campo magnético em mutação 
associado, o que por sua vez gera uma corrente elétrica em mutação em um 
condutor instalado em seu interior, o qual por sua vez tem um campo 
magnético próprio e assim por diante. 
 
c) Alternadores e Transformadores 
 
Os transformadores são dispositivos utilizados para abaixar ou elevar tensões e 
correntes elétricas. São constituídos de duas bobinas: primária e secundária. 
Essas são enroladas em volta de uma barra de ferro fechada, ou disposta em 
formato de U. Quando uma corrente elétrica alternada passa através do 
enrolamento primário, um campo magnético oscilante é produzido e guiado 
através do interior da barra de ferro, dessa maneira, uma corrente elétrica é 
induzida no enrolamento secundário. A relação entre o número de espiras nos 
enrolamentos primário e secundário é o que determina o aumento ou a 
diminuição das tensões elétricas de entrada e saída. 
 
QUESTÃO 2 (2,0 pts): Um filtro de frequência tem como função 
selecionar, rejeitar ou igualar uma ou várias gamas de frequência de um 
sinal elétrico. Os filtros constituem uma das aplicações mais comuns da 
eletrônica, sendo amplamente utilizados na aquisição e processamento 
de sinais de áudio, vídeo e de dados, em sistemas de alimentação, de 
telecomunicações, de controle, entre outro. Considerando os conceitos 
físicos abordados nos circuitos elétricos estudados, apresente 4 tipos de 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/o-transformador-tensao-1.htm
filtros de frequência encontrados, destacando seu esquema, 
funcionamento e sua função. 
- Filtro passa banda 
Um filtro passivo denominado passa banda, é aquele filtro que permite a 
passagem de sinais em uma determinada faixa intermediária. Ou seja, ele irá 
atenuar sinais que estejam abaixo ou acima de determinada frequência. As 
delimitações são também conhecidas como frequência de corte inferior e 
frequência de corte superior. Neste tipo de topologia, teremos uma frequência 
de passagem. 
Em altas frequências então, a maior parte da tensão de entrada estará sobre o 
indutor. O que concluímos que isto acaba por impedir a passagem do sinal. Em 
baixas frequências ocorre o inverso e a maior parte da tensão de entrada estará 
sobre o capacitor. O que nos diz que isso acaba por impedir a passagem do 
sinal. Por fim para as frequências intermediárias o capacitor e o indutor se 
comportarão como um curto circuito. Isto quando a frequência estiver próxima a 
frequência de ressonância. Portanto o circuito permitirá passar sinais dentro 
desta determinada faixa. A ressonância basicamente pode ser compreendida 
quando as reatâncias indutiva e capacitiva se anulam, apresentando um fator de 
potência unitário. A frequência que provoca essa situação é chamada de 
frequência de ressonância. 
 
- Filtro passa-baixa 
Os filtros passivos passa-baixa são circuitos que permitem a passagem de 
sinais de baixa frequência e reduzem a intensidade de sinais de alta 
frequência, ou seja, a partir de uma frequência de referência ele permite que 
frequências mais baixas que ela passem livremente e frequências mais altas 
sejam atenuadas, por isso o seu ganho será de no máximo 1. 
Os circuitos dos filtros passivos passa-baixa são compostos por uma 
resistência e um capacitor, que são conectados em série. O sinal de saída já 
filtrado fica em paralelo com o capacitor, assim como um divisor de tensão. 
O funcionamento do filtro passa baixa tem-se através de duas explicações, 
sendo que uma devemos levar em consideração a reatância capacitiva e a 
outra maneira é o do tempo de carrega e descarrega do capacitor. 
 
- Filtro passivo passa alta 
Os filtros passivos passa-alta são circuitos que permitem a passagem de sinais 
de alta frequência e reduz a intensidade de sinais de baixa frequência. Isto é, a 
partir de uma frequência de referência ele permite que frequências mais altas 
que elas passem livremente e frequências mais baixa sejam atenuadas. 
O circuito de um filtro passivo passa-alta é composto por um capacitor em série 
com uma resistência. O sinal de saída do filtro passa-alta fica em paralelo com 
resistor, como um divisor de tensão. 
Para o funcionamento do filtro passa-alta devemos levar em consideração a 
reatância capacitiva. Quando o capacitor é submetido à sinais alternados ele 
apresenta uma resistência, que é definida como reatância capacitiva. 
Se consideramos o valor da reatância capacitiva constante e tivermos a fórmula 
da reatância capacitiva é o suficiente para entendermos como funciona um filtro 
passa-alta. 
 
- Filtro rejeita faixa 
O filtro rejeita-faixa tem uma resposta que é oposta à do filtro passa-faixa. Esse 
filtro deixa passar todas frequências, com exceção de uma estreita faixa de 
frequências, que é atenuada. O circuito usa um indutor e capacitor em paralelo, 
uma combinação que resulta em uma impedância muito alta na frequência de 
ressonância. Portanto, para sinais que sejam iguais à frequência de 
ressonância, o sinal de saída é praticamente nulo. 
 
QUESTÃO 3 (1,5 pts): Saber como ajustar um receptor de AM ou FM é 
fundamental para todo o técnico reparador. Os mais experientes realizam 
esta operação de modo automático, muitas vezes já tendo esquecido o 
porquê de cada operação. Os iniciantes, por outro lado encontram 
bastante dificuldade em saber por que cada trimmer e cada bobina deve 
ser ajustado de determinada forma e que frequência usar no gerador. Os 
receptores de AM e de FM possuem uma série de circuitos que devem 
operar em frequências determinadas. Estes circuitos tanto podem ter 
suas frequências de operação determinadas pela estação que são 
captadas como por ajustes fixos. O circuito de afinação de um rádio pode 
ser modelado por um circuito LC. Sabendo que em um circuito de 
afinação de uma rádio AM, o indutor utilizado é de 10 mH. Qual é o 
intervalo requerido para o capacitor para que o circuito recebe a banda 
AM entre 550 kHz e 1600 kHz? 
 
𝐿 = 10 𝑚𝐻 = 10 𝑥 10−3𝐻 
𝑓1 = 550 𝑘𝐻𝑧 = 550 𝑥 10
−3 𝐻𝑧 
𝑓2 = 1600 𝑘𝐻𝑧 = 1600 𝑥 10
−3𝐻𝑧 
𝑓 =
𝜛
2𝜋
→ 𝜛 = 𝑓 𝑥 2𝜋 
𝜛1 = 550 𝑥 10
3 𝑥 2 𝜋 
𝜛2 = 1600 𝑥 10
3 𝑥 2𝜋 
𝜛 = √
1
𝐿𝐶
→ 𝜛2 =
1
𝐿𝐶
→ 𝐶 =
1
𝑤2𝑥 𝐿
 
𝐶1 = 
1
(550 𝑥 103 𝑥 2𝜋) 𝑥 10−3
= 8,37 𝑥 10−12 𝐹 
𝐶1 = 
1
(1600 𝑥 103 𝑥 2𝜋) 𝑥 10−3
= 9,89 𝑥 10−13 𝐹 
𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 → 9,89 𝑥 10−13 𝐹 𝑎𝑡é 8,37 𝑥 10−12 𝐹 
 
QUESTÃO 4 (1,0 pt): Alguns modelos de automóveis possuem antena de 
rádio externa, presa no teto do carro. Um automóvel tem uma antena de 
rádio de 1,10m de comprimento e se desloca a uma velocidade de 
90,0km/h numa região onde o campo magnético da terra vale 55,0µT. 
Calcule o valor máximo da fem induzida na antena. 
𝜀𝑚á𝑥 = 𝐵𝑙𝑣 
𝑣 = 90
𝑘𝑚ℎ
→
90
3,6
= 25
𝑚
𝑠
 
𝜀𝑚á𝑥 = (55 𝑥 10−6)𝑥 1,10 𝑥 25 = 1,5 𝑥 10−3 𝑉 
 
QUESTÃO 5 (1,5 pts): Existe no mercado uma lanterna que acende por 
indução magnética, onde não é necessário o uso de pilhas. Ela é 
constituída de uma bobina, que possui em seu interior um imã. Ao agitá-
la, as lâmpadas de led acendem (como mostra a Figura 1). Em um certo 
momento, a agitação gera uma variação de fluxo total de 80,0 mWb em um 
tempo de 5,0 ms. Sabendo que que tenho 3 leds ligados em série e a 
corrente máxima que deve passar pelos leds é de 20mA, calcule a 
resistência total mínima da minha lanterna. 
 
𝜀 = 
∆∅
∆𝑡
= 
80 𝑥 10−3
5 𝑥 10−3
= 16 𝑉 
𝜀 = 𝑅𝐼 → 𝑅𝑒𝑞 = 
𝜀
𝐼
= 
16
20 𝑥 10−3
= 800 Ω