Primeira Lista de Exercícios - Exercícios - Circuitos Elétricos I, Notas de estudo de Engenharia Elétrica. Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF)
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GloboTV7 de Março de 2013

Primeira Lista de Exercícios - Exercícios - Circuitos Elétricos I, Notas de estudo de Engenharia Elétrica. Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF)

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Apostilas e exercicios de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Santa Catarina sobre a Primeira lista de exercicios
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Lista de Exercícios 1

EEL7040 – Circuitos Elétricos I – Laboratório – 2006/1 1/7

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

EEL7040 – Circuitos Elétricos I - Laboratório

PRIMEIRA LISTA DE EXERCÍCIOS

1) Comentar sobre os seguintes tipos de erros:

a. Erro (de forma genérica); b. Erro absoluto; c. Erro relativo; d. Erro relativo percentual; e. Erro de classe; f. Erro de leitura (multímetro analógico e multímetro digital); g. Erro de inserção do voltímetro; h. Erro de inserção do amperímetro; i. Erro propagado; j. Erro devido à tolerância de componentes.

2) Qual a diferença, em termos de medidas, dos instrumentos de bobina móvel e imã permanente dos instrumentos de ferro móvel? 3) Comparando-se o multímetro digital Dawer DM 2020 e o multímetro analógico Engro 484, com o primeiro na escala de 20 V e o segundo na escala de 30 V, ambas as escalas em tensão contínua, qual deles é mais preciso? Justifique. 4) Para os instrumentos da questão 3, nas mesmas escalas, qual o erro máximo cometido ao medir tensão contínua com os mesmos? 5) Foram realizadas diversas medidas com o instrumento mostrado na figura 1. Preencha a tabela abaixo adequadamente.

Medida Grandeza Escala Valor lido Erro associado (valor ± erro) unidade

Tensão CC 30 V Tensão CA 120 V a

Corrente CC 3 mA Tensão CC 30 V Tensão CA 120 V b

Corrente CC 3 mA Tensão CC 30 V Tensão CA 120 V c

Corrente CC 3 mA

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Lista de Exercícios 1

EEL7040 – Circuitos Elétricos I – Laboratório – 2006/1 2/7

a

b

c

Figura 1 - Medidas realizadas com o multímetro analógico.

6) Considerando o circuito mostrado na figura 2, determine a faixa de variação da tensão de saída (Vo) para cada item abaixo, preenchendo a tabela a seguir.

fV

+

oV

+

1R

2R

Figura 2 - Circuito para questão 6.

Vf – fonte de tensão de 15 V; • R1 = 1,0 kΩ ± 10% com potência

de 1/8 W; • R2 = 1,5 kΩ ± 10% com potência

de 1/8 W.

a. Desprezando a tolerância dos resistores e considerando o multímetro ideal; b. Desprezando a tolerância dos resistores e considerando a resistência interna

do multímetro analógico; c. Desprezando a tolerância dos resistores e considerando a resistência interna

do multímetro digital; d. Considerando a tolerância dos resistores e a resistência interna do

multímetro analógico; e. Considerando a tolerância dos resistores e a resistência interna do

multímetro digital; f. Considerando a tolerância dos resistores, a resistência interna e o erro

máximo ao realizar a medida (leitura + classe) para o multímetro analógico; g. Considerando a tolerância dos resistores, a resistência interna e o erro

máximo ao realizar a medida (leitura + classe) para o multímetro digital.

Note que nesta questão, inicialmente se supõe todos os componentes ideais e, por final, nos itens “f” e “g” se tem uma estimativa da medida com bastante rigor científico.

Os resistores usados nos exercícios não são necessariamente de valores comerciais.

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Lista de Exercícios 1

EEL7040 – Circuitos Elétricos I – Laboratório – 2006/1 3/7

Item Valor mínimo [V] Valor máximo

[V] a b c d e f g

7) Considerando o circuito mostrado na figura 3, determine a faixa de variação da corrente na carga (IRL) para cada item abaixo, preenchendo a tabela a seguir.

fV

+

2R LR

RLI1R

Figura 3 - Circuito para questão 7.

Vf – fonte de tensão de 15 V; • R1 = 100 Ω ± 10% com potência

de 1/8 W; • R2 = 100 Ω ± 10% com potência

de 1/8 W; • RL = 50 Ω ± 10% com potência de

1/8 W.

a. Desprezando a tolerância dos resistores e considerando o multímetro ideal; b. Desprezando a tolerância dos resistores e considerando a resistência interna

do multímetro analógico; c. Desprezando a tolerância dos resistores e considerando a resistência interna

do multímetro digital; d. Considerando a tolerância dos resistores e a resistência interna do

multímetro analógico; e. Considerando a tolerância dos resistores e a resistência interna do

multímetro digital; f. Considerando a tolerância dos resistores, a resistência interna e o erro

máximo ao realizar a medida (leitura + classe) para o multímetro analógico; g. Considerando a tolerância dos resistores, a resistência interna e o erro

máximo ao realizar a medida (leitura + classe) para o multímetro digital.

Item Valor mínimo [mA] Valor máximo

[mA] a b c d e f g

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Lista de Exercícios 1

EEL7040 – Circuitos Elétricos I – Laboratório – 2006/1 4/7

8) Na questão no 6, considerando o valor encontrado no item “a” como valor verdadeiro ou nominal, qual foi o maior erro relativo percentual cometido na medição? O erro relativo percentual para menos e para mais é igual? 9) Na questão no 7, considerando o valor encontrado no item “a” como valor verdadeiro ou nominal, qual foi o maior erro relativo percentual cometido na medição? 10) Algum dos resistores usados nas questões no 6 e no 7 poderiam aquecer demasiadamente? 11) Explique como você poderia usar a questão no 6 para comprovar a segunda lei de Kirchhoff, denominada de lei das malhas. 12) Explique como você poderia usar a questão no 7 para comprovar a primeira lei de Kirchhoff, denominada de lei dos nós. 13) Deseja-se demonstrar para um grupo de estudantes os métodos indiretos de medida de resistência, volt-ampère a jusante e a montante. Dispondo de uma fonte de tensão contínua de 15 V e de resistores de 5% de tolerância, além de um multímetro analógico Engro 484 e de um multímetro digital Dawer DM 2020, sugira um arranjo (ligação de voltímetro e amperímetro, escolhendo ou V-A a jusante ou V-A a montante) e valores de resistores que minimizem os erros de inserção dos instrumentos. Considere que os estudantes desconhecem qualquer erro associado às leituras, por isso irão considerar os componentes ideais. 14) A questão 13 poderia ser usada para comprovar a lei de Ohm? Justifique. 15) Para o gerador de sinais da bancada, que possui uma resistência de saída de 50 Ω, para qual valor de carga ligada em sua saída ocorreria a máxima transferência de potência do gerador para a carga? 16) Considerando o circuito da figura 4, explique como comprovar o teorema da superposição, tomando como variável de saída a corrente na carga (IRL).

1V

+

2V

+

1R 2R

LR RLI

Figura 4 - Circuito para comprovar o teorema da superposição.

17) Explique se é possível comprovar o teorema da superposição usando o circuito da figura 5.

a. Se for possível, quais os procedimentos que seriam adotados e que valores seriam esperados?

b. Além disso, o sentido atribuído a corrente IRL estaria correto? c. O resistor iria aquecer demasiadamente? d. Se for usado um resistor de valor muito baixo (resistência pequena), qual

das fontes seria danificada por sobrecorrente?

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Lista de Exercícios 1

EEL7040 – Circuitos Elétricos I – Laboratório – 2006/1 5/7

1V

+

2V

+

LR

+ −RLV

RLI

Figura 5 - Circuito para questão 17.

V1 – fonte de tensão de 5 V; • V2 – fonte de tensão de 15 V; • RL = 1 kΩ ± 5% com potência de

1/8 W.

18) Considerando um osciloscópio digital, estime os valores lidos na tela para as figuras 6 a 9.

Vermelha

Azul

Vermelha Azul Figura 6 - Medidas realizadas com

osciloscópio digital.

Vermelha

Azul

Vermelha Azul Figura 7 - Medidas realizadas com

osciloscópio digital.

Vermelha Azul

Vermelha

Azul

Figura 8 - Medidas realizadas com

osciloscópio digital.

Vermelha Azul

Vermelha

Azul

Figura 9 - Medidas realizadas com

osciloscópio digital.

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Lista de Exercícios 1

EEL7040 – Circuitos Elétricos I – Laboratório – 2006/1 6/7

As figuras das questões referentes ao osciloscópio foram obtidas com o software de simulação de circuitos Psim versão demo 7, disponível em www.powersimtech.com.

Figura Canal 1 [V] Canal 2

[V] 6 7 8 9

19) Considerando um osciloscópio digital, estime os valores lidos na tela para as figuras 10 e 11.

Vermelha Azul

Azul Vermelha

Figura 10 - Medidas realizadas com

osciloscópio digital.

Vermelha Azul

Vermelha

Azul

Figura 11 - Medidas realizadas com

osciloscópio digital.

Figura Grandeza Canal 1 [V] Canal 2

[V] Tensão pico a pico

Tensão de pico 10 Tensão eficaz

Tensão pico a pico Tensão de pico 11 Tensão eficaz

20) Determine a defasagem em segundos, milisegundos ou microsegundos e em graus considerando as figuras 12 e 13. Escolha o canal 1 como referência.

Figura Grandeza Canal 1 [µs, ms, s ou graus] Canal 2

[µs, ms, s ou graus] Tempo 12 Ângulo Tempo 13 Ângulo

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Lista de Exercícios 1

EEL7040 – Circuitos Elétricos I – Laboratório – 2006/1 7/7

Vermelha Azul

Vermelha

Azul

Figura 12 - Medidas realizadas com osciloscópio digital.

Vermelha Azul

Vermelha Azul

Figura 13 - Medidas realizadas com osciloscópio digital.

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