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Experimento 3. Defasagem em circuitos RLC
Física Experimental avançada: Eletromagnetismo Turma: PM Mateus Ribeiro de Castro Alvim – 2019035272
Introdução
Uma corrente alternada funciona da seguinte maneira: as cargas elétricas alternam seu sentido e após um intervalo de tempo invertem para o sentido inicial novamente, realizando esse ciclo de tempo em tempo. Com isso, se as cargas invertem de sentido 120 vezes por segundo, dizemos que a corrente tem frequência (f) igual a 60 Hz. Um circuito que possui corrente alternada pode ter sua resistência (R), corrente (i), queda de
tensão ( V^ R ) e amplitude máxima da corrente ( i 0 ) e tensão ( V^ 0 ), descritas pelas seguintes
equações: (1) (2) Também podemos dizer que o valor efetivo, quando estamos tratando de um circuito de corrente alternada, é dado por: (3) Onde W é a energia dissipada da corrente alternada, R o resistor, T o período que levou para
essa energia ser dissipada e ief é a corrente eficaz. Esta que também pode ser calculada por:
E analogamente, podemos dizer que a tensão eficaz é dada por: (5) Já em um circuito RLC em sério, que é onde teremos um resistor, indutor e capacitor conectados em sério em um circuito elétrico, como pode ser visto na figura (1), temos que a tensão aplicada V, será dada por uma soma de tensões que podemos escrever como: (6)
Figura 1: circuito RLC em série. Com isso, a prática a seguir visa explorar tanto circuitos RC quanto RLC, como pode ser visto na figura 2 e 3. Demonstrando como medir a diferença de fase em circuitos de corrente alternada usando diferentes métodos. Figura 2: Circuito RC Figura 3: Circuito RLC
Figura 6: Referências de a e b usadas no cálculo
Questões
1- Da mesma forma que podemos representar uma função senoidal no plano cartesiano,
também podemos representar a tensões, tratando-as assim como vetores. Onde V^ R teria o
módulo igual a R^ i 0 , V^ L teria módulo Li 0 e V^ c teria módulo
ωC
iC
V 0 , onde V c e V L se
encontram com sinais opostos e são perpendiculares a V^ R. Ou seja, ficando com a equação
2- A impedância nos dá o quanto um circuido se opõe a passagem de corrente, porém é um sistema complexo, podemos compara-lo a resistência de um circuito resistivo para entendermos melhor. Em um circuito RLC temos também a parte complexa da impedância que é chamada de reatância.
Se em um circuito RLC a corrente é definida por I^ =^
V
Z
, como indicado, podemos dizer que Z é constante, visto que V só depende da variação da corrente I. Com isso, sendo a tensão total dependente da soma das correntes, a tensão nos extremos não pode ser maior que a tensão aplicada. 3- A impedância pode ser interpretada como fasores onde a resistência e a reatância são duas componentes, obtendo o módulo da impedância pela equação: Sendo R a resistência e X a reatância. Porém a reatância de um sistema é a subtração da
reatância indutiva ( X^ c ) e a reatância capacitiva( X^ c ). Com isso ficamos com a equação:
4- Considerando um circuito RLC, sabemos que sua corrente pode ser obtida pela equação: E que um capacitor terá sua tensão definida por: Usando o mesmo raciocínio para o indutor, resistor e potencial, podemos escrever seus módulos em função da corrente como: 5- Analisando o resultado obtido na questão 3, considerando o ângulo de fase entre Z e o eixo x, obtemos a seguinte equação em função de sua tangente:
Objetivos
Medir a diferença de fase entre a tensão e a corrente em circuitos RC; Medir a diferença de fase entre a tensão e a corrente em circuitos RLC; Estudar um circuito RC diferenciador.
Material
1 gerador de áudio-frequência 1 osciloscópio 1 protoboard Cabos banana-banana Cabos BNC-banana 2 Resistores
