Relatório Física Elétrica

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO  [pic 1][pic 2]

UNIDADE ACADÊMICA DO CABO DE SANTO AGOSTINHO   

UNIDADE CURRICULAR: FÍSICA GERAL 3  

   

 

  

  

  

  

RELATÓRIO ATIVIDADE PRÁTICA 

  

 

 

  

  

Equipe:         Clarisse Ferreira de Almeida

Luan Vinícius Neves de Souza 

José Lucas Soares Victor

 

Professor: Rafael Alves

      Tópicos: Eletrostática, Circuito CC e Circuito RC e RL

  

  

 

 

 

 

 

 

  

 

Cabo de Santo Agostinho, 19 de maio de 2022

1. Resumo

O presente trabalho apresenta três simulações, abrangendo três temas, que são Eletrostática, Circuito CC e Circuito RL. As simulações foram realizadas no software Falstad, que nos permite criar exemplos e analisar seus resultados com precisão e clareza.

A simulação de Eletrostática, realizada no Falstad emstatic nos dará o campo elétrico e potencial elétrico em três posições diferentes. Já a simulação do Circuito CC, feita no Falstad Circuit Simulator Applet, nos mostrará a diferença de potencial (tensão) e corrente em todos os ramos do circuito desenhado e a simulação do Circuito RL feita no Falstad Circuit Simulator Applet, nos mostrará a evolução da diferença de potencial (tensão) e corrente no indutor em função do tempo.

Dessa forma, observaremos de forma clara o comportamento do campo elétrico, potencial elétrico, tensão e corrente em determinadas situações.

1. Funcionalidade do Software

1. Funcionalidade em simulação de Eletrostática

Para a simulação computacional no tópico relativo a eletrostática, foi adotado o modelo de quadrupolo, mantendo as quatro cargas em distância fixa “a”, formando assim um quadrado. O modelo foi utilizado para poder calcular o campo elétrico e potencial elétrico no centro do quadrilátero, utilizando cargas de mesmo módulo e variando apenas as cargas carregadas positivamente ou negativamente em três modelos de análise. 

O primeiro modelo foi utilizado cargas dispostas nos vértices do quadrado, com cargas positivas lado a lado e cargas negativas também lado a lado (figura 1). O segundo modelo foi analisado um sistema o qual temos apenas uma carga carregada negativamente (figura 2). Por fim, o terceiro modelo foi simulado e analisado com as quatro cargas carregadas positivamente.

 

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 Figura 1: quadrupolo com cargas carregadas iguais lado a lado

Fonte: Autores

Figura 2: Quadrupolo com três cargas carregadas positivamente e uma negativamente

Fonte: Autores

 

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Figura 3: Quadrupolo com todas as cargas carregadas positivamente.

Fonte: Autores

1. Funcionalidade em simulação de Circuito CC

Este trabalho apresenta uma simulação de um circuito cc (corrente contínua) com 3 malhas, feito no falstad - Circuit Simulator Applet- é uma ferramenta web com simulações computacionais. O circuito é composto por uma fonte de 12V e 9 resistores numa associação mista. Aplicamos as leis de kirchhoff (lei das malhas e lei dos nós) para as 3 malhas apresentadas, obtendo um conjunto de equações apresentadas nos resultados deste trabalho. As soluções das equações representam as equações que passam em cada ramo do circuito. Para finalizar, fizemos o cálculo da tensão em cada resistor e seguimos para conclusão.

O circuito apresentado neste trabalho é um circuito cc (corrente contínua) com 3 malhas. Os dispositivos eletrônicos usados foram: resistor e fonte (gerador). A imagem do circuito simulado pode ser vista na figura 4

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Figura 4: circuito 3 malhas- simulador falstad
Fonte: Autores

1. Funcionalidade em simulação de Circuito RC e RL

O circuito RL escolhido possui uma fonte de corrente contínua de 220V, uma chave simples, dois resistores R1=8ꭥ e R2=4 e um indutor L=1H com corrente inicial igual a zero. As resistências R1 e R2 estão dispostas no circuito de forma que, se a chave estiver fechada, a resistência R2 é contada, já para o caso da chave estar aberta, as resistências R1 e R2 são ligadas em série.[pic 7]

No momento que o circuito é ligado, no tempo T=0 a chave se encontra aberta e, somente ao atingir o T=∞, onde o indutor se estabiliza, a chave será aberta, adicionando então, mais uma resistência ao circuito, onde consideraremos o novo tempo T=0 e por fim, quando o indutor se estabilizar totalmente, teremos o segundo tempo T=∞.

Utilizamos as funções de “visualizar diagrama” nas resistências e no indutor para auxiliar na análise dos dados, além de habilitar a função de mostrar a corrente e a tensão nos cabos. Com os diagramas mencionados, obtivemos os gráficos de tensão e corrente de cada item. À vista disso, foi criado um circuito simples, mas que ainda assim mostre o funcionamento do indutor no circuito, como podemos ver a seguir:

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Figura 5: Circuito RL-simulador Falstad
Fonte: Autores

1. Resultados e discussões

1. Simulação de Eletrostática

Os casos analisados serão descritos entre casos I, II e III, seguindo a ordem de apresentação e de imagens no item 2.1.

Por se tratar de um sistema simples de cargas equidistantes, pontuais e de cargas de mesmo módulo, é possível deduzir analiticamente a partir das simulações demonstradas nas figuras 1, 2 e 3 a direção e o sentido dos campos elétricos. Assim, o desenvolvimento a seguir visa deduzir vetorialmente a partir de cálculos os campos e por consequente os potenciais elétricos no centro de cada modelo e comparar com a análise teórica abordada.