Relatório de Circuitos Elétricos I

Universidade Federal de São João Del Rei

Engenharia Mecatrônica

Circuitos Elétricos

Júlia Cristiane

Simulação Computacional 2: Resposta Completa de Circuitos RL e RC

Parte 1: Circuito RL

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Figura 1: Circuito RL implementado no software PSpice

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Figura 2: Gráfico da corrente iL(t) no indutor L1

Na Figura 2 pode-se observar o comportamento da corrente no indutor do circuito proposto. A corrente no mesmo foi iniciada em zero. Com a chave U1 fechada e U2 aberta, ou seja, antes de t=0.8s percebe-se o aumento da corrente já que o indutor está carregando, quando o mesmo carrega passa a atuar como um curto-circuito em CC atingindo sua corrente máxima de 4mA. Com a alteração das posições das chaves em t=0.8s, o indutor passa a fornecer energia para o circuito o que justifica o declínio de sua corrente até zero, momento em que ele está completamente descarregado.

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Figura 3: Gráfico da corrente Ia(t) no resistor R7

Na Figura 3 pode-se observar o comportamento da corrente no resistor de 1k Ω do circuito proposto. Com a chave U1 fechada e U2 aberta, ou seja, antes de t=0.8s não há nenhum elemento inserindo tensão na parte do circuito onde encontra-se o resistor R7, logo a corrente é zero. Com a alteração das posições das chaves em t=0.8s, o indutor passa a fornecer tensão para o circuito fazendo circular uma corrente de até 4mA. Pelo gráfico percebeu-se que a corrente Ia foi adotada com sentido oposto a corrente que passa no resistor, já que a mesma teve valores negativos. Como o indutor descarrega no circuito ele para de “bombear” corrente e a corrente no resistor volta a ser zero.

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Figura 4: Gráfico da potência instantânea no indutor L1

Na Figura 4 pode-se observar o comportamento da potência instantânea no indutor do circuito proposto. Lembrando que a potência é dada pela seguinte relação:

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Em t=0s a potência é zero, pois a corrente no indutor também é zero. A pequena curva observada entre 0s < t < 0.2s acontece quando o indutor está carregando e sua corrente aumentando (como mostrado na figura 2) o que faz aparecer uma potência no mesmo, nesse intervalo, o indutor está absorvendo energia. Em 0.2s < t < 0.8s o indutor carregou e passou a atuar como um curto-circuito em CC, logo não há ddp no mesmo e consequentemente a potência também é zero. Com a alteração das posições das chaves em t=0.8s (declínio acentuado do gráfico), o indutor passa a ser a fonte de energia, ou seja, ele está fornecendo energia e por isso sua potência é negativa. Após isso o indutor já descarregou e não tem nem tensão nem corrente, por isso a potência é zero.

Parte 2: Circuito RC

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Figura 5: Circuito RC implementado no software PSpice

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Figura 6: Gráfico da tensão no capacitor C2

Na Figura 6 pode-se observar o comportamento da tensão no capacitor do circuito proposto. Com a chave U3 fechada e U4 aberta, ou seja, antes de t=0.2s percebe-se o aumento da tensão já que o capacitor está carregando, quando o mesmo carrega passa a atuar como um circuito aberto em CC atingindo sua tensão máxima de 400mV. Com a alteração das posições das chaves em t=0.2s, o capacitor passa a fornecer energia para o circuito o que justifica o declínio de sua tensão até zero, momento em que ele está completamente descarregado.

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Figura 7: Gráfico da corrente I(t) no resistor R12

Na Figura 7 pode-se observar o comportamento da corrente no resistor de 1k Ω do circuito proposto. Com a chave U3 fechada e U4 aberta, ou seja, antes de t=0.2s não há nenhum elemento inserindo tensão na parte do circuito onde encontra-se o resistor R12, logo a corrente é zero. Com a alteração das posições das chaves em t=0.2s, o capacitor passa a fornecer tensão para o circuito fazendo circular uma corrente de até 400uA. Como o capacitor descarrega no circuito ele para de “bombear” corrente e a corrente no resistor volta a ser zero.

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Figura 8: Gráfico da potência instantânea no capacitor C2

Na Figura 8 pode-se observar o comportamento da potência instantânea no capacitor do circuito proposto. Lembrando que a potência é dada pela seguinte relação:

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Em t=0s a potência é zero, pois a tensão no capacitor também é zero. O aclive observado pouco depois de t > 0s acontece quando o capacitor está carregando e sua tensão aumentando (como mostrado na figura 6) o que faz aparecer uma potência no mesmo, nesse intervalo, o capacitor está absorvendo energia. Logo após, até t < 0.2s o capacitor carregou e passou a atuar como um circuito aberto em CC, logo não há corrente no mesmo e consequentemente a potência também é zero. Com a alteração das posições das chaves em t=0.2s (declínio acentuado do gráfico), o capacitor passa a ser a fonte de energia, ou seja, ele está fornecendo energia para o circuito e por isso sua potência é negativa. Após isso o capacitor já descarregou e não tem nem tensão nem corrente, por isso a potência é zero.