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Prática de Laboratório: Teorema de Máxima Transferência de Potência, Exercícios de Circuitos Elétricos

Neste documento, aprenda a verificar experimentalmente o teorema de máxima transferência de potência em um circuito elétrico. Encontre as equações para calcular a potência transferida e a eficiência, e execute as práticas para medir a tensão de thévenin, a resistência de thévenin e a potência máxima transferida para diferentes valores de resistência de carga.

Tipologia: Exercícios

2021

Compartilhado em 30/01/2021

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deivid-marques-11 🇧🇷

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Universidade Federal do Piauí
Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Elétrica
Disciplina: Laboratório de Circuitos Elétricos I – 2014.2
Profª Ranoyca Nayana Alencar Leão e Silva Aquino
PRÁTICA 7: MÁXIMA TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA
Objetivos: Verificar experimentalmente o Teorema de Máxima Transferência de Potência.
Fundamentação teórica
Qualquer circuito ou rede pode ser representado, sob forma de corrente de carga, tensão e potência
fornecida pelo circuito equivalente de Thévenin. A resistência de Thévenin é comparável à resistência interna de
uma fonte, que por sua vez, consome parte da potência fornecida pela fonte de tensão ideal. Na figura 1, a
resistência de carga variável RL é conectada ao circuito de Thévenin.
Figura 1: Circuito equivalente de Thévenin com carga.
A corrente para qualquer valor de resistência da carga é:
𝑖=𝑉𝑇ℎ
𝑅𝑇ℎ +𝑅𝐿
Então, a potência entregue á carga é:
𝑃𝑅𝐿=𝑉𝑇ℎ
2𝑅𝐿
(𝑅𝑇ℎ +𝑅𝐿)2
A potência da carga depende tanto de RTh quanto de RL; todavia RTh é considerada constante para qualquer
rede particular. Então, se tem a ideia de como 𝑃𝑅𝐿varia com uma variação de RL assumindo valores para o circuito
de Thévenin da figura 1, portanto calculando 𝑃𝑅𝐿 para diferentes valores de RL.
A máxima potência é transferida de uma fonte quando a resistência de carga é igual à resistência interna da
fonte (ou resistência de Thévenin em um circuito qualquer).
Quando na condição de máxima transferência de potência, a tensão na carga é, por divisor de tensão, a
metade da força eletromotriz de circuito aberto.
Outro aspecto importante é a eficiência:
𝜂=𝑃
𝐿
𝑃
𝐹𝑂𝑁𝑇𝐸
100%
na qual PL é a potência da carga e PFONTE é a potência fornecida pela fonte (a força eletromotriz vezes a corrente).
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Universidade Federal do Piauí Centro de Tecnologia Curso de Engenharia Elétrica Disciplina: Laboratório de Circuitos Elétricos I – 2014. Profª Ranoyca Nayana Alencar Leão e Silva Aquino

PRÁTICA 7: MÁXIMA TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA

Objetivos: Verificar experimentalmente o Teorema de Máxima Transferência de Potência.

Fundamentação teórica Qualquer circuito ou rede pode ser representado, sob forma de corrente de carga, tensão e potência fornecida pelo circuito equivalente de Thévenin. A resistência de Thévenin é comparável à resistência interna de uma fonte, que por sua vez, consome parte da potência fornecida pela fonte de tensão ideal. Na figura 1, a resistência de carga variável RL é conectada ao circuito de Thévenin.

Figura 1: Circuito equivalente de Thévenin com carga.

A corrente para qualquer valor de resistência da carga é: 𝑖 = (^) 𝑅 𝑉𝑇ℎ 𝑇ℎ +^ 𝑅𝐿 Então, a potência entregue á carga é:

𝑃𝑅𝐿 = 𝑉𝑇ℎ

(𝑅 𝑇ℎ + 𝑅𝐿)^2

A potência da carga depende tanto de RTh quanto de RL; todavia RTh é considerada constante para qualquer rede particular. Então, se tem a ideia de como 𝑃𝑅𝐿 varia com uma variação de RL assumindo valores para o circuito

de Thévenin da figura 1, portanto calculando 𝑃𝑅𝐿 para diferentes valores de R (^) L. A máxima potência é transferida de uma fonte quando a resistência de carga é igual à resistência interna da fonte (ou resistência de Thévenin em um circuito qualquer). Quando na condição de máxima transferência de potência, a tensão na carga é, por divisor de tensão, a metade da força eletromotriz de circuito aberto. Outro aspecto importante é a eficiência: 𝜂 = (^) 𝑃𝑃𝐿 𝐹𝑂𝑁𝑇𝐸

na qual P (^) L é a potência da carga e P (^) FONTE é a potência fornecida pela fonte (a força eletromotriz vezes a corrente).

O problema de se obter a máxima potência na mais alta eficiência é solucionado por um meio termo. Na eletrônica e em sistemas de comunicação é usualmente importante obter a máxima potência a partir de baixas potências de fonte, tal como em uma antena. Então, as resistências de fonte e de carga são combinadas para a máxima potência sacrificando-se, contudo, a eficiência. Todavia, as companhias elétricas tentam manter suas perdas baixas e operar sob alta eficiência.

Lista de Material e Equipamento: ✓ 1 Protoboard ✓ Fonte de tensão contínua ✓ Multímetros ✓ Resistores variados

✓ Cabos de conexão

Parte prática: 1- Teorema da máxima transferência de potência: 1.1 Monte o circuito das Figuras 2 e 3. Meça a tensão de Thévenin, a resistência de Thévenin e anote na tabela 1.

Figura 2: Circuito para medição da tensão de Thévenin.

Figura 3: Circuito para medição da resistência de Thévenin.

Tabela 1: Valores do equivalente de Thévenin Tensão de Thévenin (VTh ) (Volts) Resistência de Thévenin (RTh ) (kΩ)

1.2 Escolha a resistência de carga de acordo com o teorema da máxima transferência de potência e o monte o circuito da Figura 4 e meça os valores da solicitados na Tabela 2.