OS TRANSITÓRIOS EM CIRCUITOS RL E RC

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologias da Informação - IESTI EEL115 – Laboratório de Circuitos Elétricos I

AULA 7 – TRANSITÓRIOS EM CIRCUITOS RL E RC

ALUNO	TURMA	MATRÍCULA
Ana Clara Souza Alves	T10	2020001994

DATA DE REALIZAÇÃO:        19/11/2020

1. OBJETIVOS:

• Apresentar dois importantes instrumentos que são o gerador de funções (ou gerador de sinais) e o osciloscópio;
• Familiarização com o ambiente de simulação;
• Observar o comportamento transitório e em regime permanente de circuito com resistor e capacitor (RC) e circuito com resistor e indutor (RL).

1. EQUIPAMENTOS E COMPONENTES:

• Resistores (1/4W): 330 Ω, 1 kΩ e 10 kΩ;
• Capacitores de poliéster metalizado: 1 nF, 10 nF e 100 nF;
• Indutor: 27 mH;
• Fonte ajustável;
• Multímetro;
• Gerador de funções;
• Osciloscópio.

1. GERADOR DE SINAIS (FUNÇÕES):

O gerador de sinais, também chamado de gerador de funções (geradores mais completos podem, ainda, trazer a indicação de Gerador de Formas de Ondas Arbitrárias “Arbitrary Waveform Generator”), é um instrumento com capacidade de gerar diversos tipos de sinais que são utilizados para estimular os circuitos elétrico-eletrônicos que serão ensaiados nas disciplinas que utilizam este laboratório. Os sinais mais comuns são as formas de ondas senoidais, retangulares e triangulares. A Figura 1(a) ilustra um gerador de funções presente no laboratório físico da UNIFEI. Já a Figura 1(b) mostra o gerador de funções do Tinkercad.

[pic 1][pic 2]

1. (b)

Figura 1 – (a) Gerador de Sinais Agilent 33210A. (b) Gerador de funções no Tinkercad.

[pic 3]

1. OSCILOSCÓPIO:

Para realizar a visualização das formas de onda geradas pelo Gerador de Função, ou sinais arbitrários em circuitos CA precisamos de um instrumento chamado Osciloscópio. A Figura 2(a) ilustra o osciloscópio digital presente no laboratório físico da UNIFEI. Já a Figura 2(b) mostra o osciloscópio do Tinkercad.

[pic 4][pic 5]

1. (b)

Figura 2 – (a) Osciloscópio Digital Agilent DSOX2002A. (b) Osciloscópio no Tinkercad.

1. PROCEDIMENTO:

1. CIRCUITO RC EM REGIME PERMANENTE:

1. Montar o circuito da Figura 3 utilizando um resistor R = 10 kΩ, um capacitor C = 10 nF e ajustando a fonte de alimentação DC para o valor 10 [V].
2. Medir tensão no capacitor (VC) e a corrente no circuito (I) com multímetro. Anotar, na Tabela 1, os valores medidos após o multímetro estabilizar.
3. Adicionar ao relatório a tela com a montagem do circuito e com as medidas de tensão e corrente.[pic 6]

Tabela 1 – Medidas no circuito RC em regime permanente

I [A]	VC [V]
0	10

Figura 3 – Circuito RC para análise em regime permanente

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

Figura 1CIRCUITO RC EM REGIME PERMANENTE

1. CIRCUITO RC EM REGIME TRANSITÓRIO:

Para analisar o regime transitório é necessário um circuito como o da Figura 4, que permita o chaveamento do circuito RC, ora inserindo a fonte e carregando o capacitor, ora retirando a fonte e criando um caminho para descarga do capacitor. No entanto, o circuito da Figura 4 pode ser emulado pelo circuito da Figura 5, utilizando um gerador de funções com uma onda quadrada com offset dc.[pic 10]

[pic 11]

Figura 4 – Circuito RC para análise em regime transitório com chave

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Figura 5 – Circuito RC para análise em regime transitório com gerador de funções

1. Montar o circuito da Figura 5 utilizando um resistor R = 10 kΩ e um capacitor C conforme Tabela 2. Utilizar como fonte o gerador de funções configurado para gerar uma onda quadrada, com frequência = 1 kHz, amplitude = 10 V e offset DC = 5 V.
2. Calcular a constante de tempo para cada um dos valores de capacitor e anotá-las na Tabela 2.
3. Fazer a medida de Vin, VR e VC utilizando o osciloscópio (configurar a escala de tempo em 200 μs por divisão). Adicionar ao relatório as telas mostrando as formas de onda de Vin, VC e VR nos osciloscópios para todos os casos simulados.
4. Comentar as diferenças observadas nas formas de onda quando se muda o valor do capacitor.

Tabela 2 – Constantes de tempo para o circuito RC em regime transitório

C	Constante de tempo (τ)
1 nF	s[pic 12]
10 nF	s[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

Figura 2CIRCUITO RC EM REGIME TRANSITÓRIO COM 1 nF

[pic 16]

Figura 2CIRCUITO RC EM REGIME TRANSITÓRIO COM 10 nF

1. CIRCUITO RL EM REGIME PERMANENTE:

1. Montar o circuito da Figura 6 utilizando um resistor R = 1 kΩ, um capacitor L = 27 mH e ajustando a fonte de alimentação DC para o valor 10 [V].
2. Medir tensão no indutor (VL) e a corrente no circuito (I) com multímetro. Anotar, na Tabela 3, os valores medidos após o multímetro estabilizar.
3. Adicionar ao relatório a tela com a montagem do circuito e com as medidas de tensão e corrente.[pic 17]

Tabela 3 – Medidas no circuito RL em regime permanente

I [A]	VL [V]
10mA	0

Figura 6 – Circuito RL para análise em regime permanente