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A Impedância

Por:   •  21/1/2025  •  Relatório de pesquisa  •  1.629 Palavras (7 Páginas)  •  19 Visualizações

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Introdução

A impedância é um conceito fundamental na análise de circuitos elétricos em corrente alternada (CA). Ela representa a oposição que um circuito oferece à passagem da corrente alternada, sendo uma grandeza complexa que engloba resistência (parte real) e reatância (parte imaginária). A resistência é a oposição oferecida por resistores, enquanto a reatância é a oposição oferecida por capacitores e indutores. A compreensão de como a impedância afeta a tensão e a corrente é crucial para o projeto e a análise de circuitos CA.

Neste experimento, visamos explorar a relação entre tensão e corrente em um circuito resistor-indutor (RL) série. e resistor-capacitor(RC) série. Utilizando uma fonte de tensão monofásica de 100 V, medimos a tensão e a corrente no circuito com o auxílio de voltímetro (V), amperímetro (A). Já para observar as formas de onda de tensão foi usado o osciloscópio com dois canais (CH1 e CH2), sendo o osciloscópio essencial para permitir a determinação do ângulo de defasagem entre elas.

O canal CH1 foi conectado para medir a forma de onda da tensão fornecida pela fonte, enquanto CH2 foi conectado para medir a onda tensão após passar por um elemento reativo. Em que a diferença de fase observada entre as duas tensões nos permite calcular o ângulo de defasagem, espera-se que para o circuito RL a tensão no canal CH2 esteja atrasada em relação a tensão do canal CH2. Já para o circuito RC espera-se que a tensão do canal CH2 esteja adiantada em relação a do canal CH1.

V=Z∙I

Z=R+jX

Figura 1 - RL série.

Fonte: Autores, 2024.

Figura 2 - RC série

Fonte: Autores, 2024.

Note que a tensão no indutor está em 90 graus atrasada da tensão no resistor. Já a tensão no capacitor está em 90 graus adiantada da tensão no resistor.

Objetivos

Fixar o conceito de impedância;

Medir ângulo de defasamento entre tensão e corrente;

Observar a existência de componente resistiva no indutor e capacitor.

Materiais utilizados

Os materiais utilizados na prática foram disponibilizados no laboratório de eletrotécnica, sendo eles:

Módulos de carga:

Resistores, indutores e capacitores;

Multímetro digital;

Voltímetro analógico;

Amperímetro analógico;

Varivolt:

0 – 240 VCA;

Cabos;

Osciloscópio.

Procedimento experimental

O estudo prático das impedâncias foi feito através da montagem de um circuito em série, onde foram feitas diversas configurações, alterando os valores da resistência e das reatâncias capacitivas e indutivas, a fim de verificar o comportamento do circuito medindo os valores de tensão, corrente e observando o ângulo de defasagem entre eles com o auxílio de um osciloscópio e, por fim, calcular os valores das impedâncias.

Circuito rl

A princípio, foi realizado a montagem de um circuito com um resistor em série com um indutor, como mostra a Figura 3(a). Onde a resistência R é composta por resistores em paralelo e a indutância L é composta por indutores em paralelo, como se observa em um dos circuitos montados na Figura 3(b).

Figura 3 - Circuito RL (a) Diagrama e (b) Circuito montado.

Fonte: Guia de prática/autores, 2024.

Para cada uma das configurações foi realizada a medida da tensão de entrada e as correntes em R e em L, como é visto na Figura 4, onde (a) R = 9 e L = 6, (b) R = 9 e L = 3 e (c) R = 3 e L = 6.

Figura 4 - Medidas de tensão e corrente.

Fonte: Autores, 2024.

Também foi feita a observação do ângulo de defasagem entre as tensões do resistor e o indutor com o auxílio do osciloscópio. Essas medições podem ser observadas na Figura 5.

Figura 5 - Medições das defasagens entra as tensões de R e de L,

Fonte: Autores, 2024.

Com os valores obtidos de tensão, corrente e o ângulo de defasagem, foi possível calcular o valor da impedância Z em cada carga usando a Equação 3.

Z=V/I ∠θ

Onde θ é o ângulo da impedância visto pelo osciloscópio.

Para R = 9 e L = 6:

Z=100/2,3 ∠37,44°

Z=34,5+26,4 Ω

Para R = 9 e L = 3

Z=100/1,6 ∠53,48°

Z=37,2+50,2 Ω

Para R = 3 e L = 6.

Z=100/1 ∠17,45°

Z=95,4+30 Ω

Observa-se que, quanto maior a resistência e menor a reatância indutiva, menos é o ângulo de defasagem, visto que em um circuito puramente indutivo esse ângulo é de 90° e um circuito puramente resistivo não tem essa defasagem, ou seja, o ângulo é igual a 0°.

Todos os resultados calculados e obtidos experimentalmente foram dispostos na Tabela 1.

Tabela 1 - Valores medidos e calculados do circuito RL.

Associação V(V) I(A) θ° R(Ω) XL ∠V_R/V_entrada ∠V_L/V_entrada

R=9 L=6 100 2,3 37,44 34,5 26,4 0° 90°

R=9 L=3 100 1,6 53,48 37,2 50,2 0° 90°

R=3 L=6 100 1 17,45 95,4 30 0° 90°

Fonte: Autores, 2024.

circuito rc

Assim como no circuito RL, foram feitas algumas associações

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