Transitório em Circuito RC e RL

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

3º LABORATÓRIO – TRANSITÓRIOS EM CIRCUITOS RC E RL

ITAJUBÁ – MG

10/2016

1. Fundamentação Teórica

Um capacitor é constituído basicamente de duas placas de material condutor separadas por um dielétrico (material isolante). Possuem vários tipos de capacitor, que podem variar com relação ao seu dielétrico ou pela maneira de construção. Alguns tipos: capacitor de cerâmica; capacitor eletrolítico; capacitor de poliéster.

Para se fazer a leitura do valor de capacitância no primeiro tipo de capacitor utilizam-se os números impressos. O segundo possui o valor impresso sobre o capacitor juntamente com o valor da máxima tensão. O último pode ter seu valor também impresso, caso não seja assim, é necessário fazer a leitura por tabela de código de cores.

Figura 1 – Tabela com o código de cores para o capacitor de poliéster metalizado

Fonte: Guia de atividade prática fornecida pelos professores de ELE211

Será utilizado um circuito série RC (resistor e capacitor) para analisar as formas de ondas e equações de um capacitor. Quando é utilizado uma fonte DC, o capacitor tende a ser carregar com a mesma tensão fornecida pela fonte, mas isso não ocorre de forma instantânea, há um intervalo entre o valor final e o valor inicial, chamado de período transitório.

O indutor é um dispositivo utilizado em circuitos elétricos e que armazena energia através do campo magnético produzido pela passagem de corrente elétrica do condutor que o forma.

A indutância é a propriedade do indutor de se opor a qualquer variação de corrente, impedindo mudanças repentinas de corrente no circuito, isto é, reagindo contra mudanças de amplitude e sentido da corrente. Essa propriedade é representada pela letra L e sua unidade no SI é o "henry" [H].

Aplicando-se uma tensão contínua aos terminais de um indutor inicialmente desenergizado, não haverá passagem instantânea de corrente. Isso se deve ao efeito da indutância, que não permite variações bruscas de corrente. Esse efeito pode ser comparado ao efeito de um capacitor excitado por uma fonte de tensão. Pode-se dizer então que no instante em que o indutor é energizado, ele se comporta como um "circuito aberto", não permitindo que a corrente circule.

Após esse instante, a corrente no circuito começa a aumentar gradualmente, energizando o indutor de acordo com uma função exponencial, até atingir o seu valor máximo. À medida que a corrente no indutor aumenta, a tensão nos seus terminais diminui de modo que, quando a corrente é máxima, a tensão em seus terminais é nula. Assim, em regime permanente DC o indutor se comporta como um "curto circuito",

2. Objetivo

No presente relatório, destinado à disciplina Introdução a Análise de Circuitos Experimental (EEL211), pretende-se mostrar, com experimentos realizados no laboratório da Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI, como as leis que regem o comportamento transitório e em regime permanente de circuito com resistor e capacitor (RC) e circuito com resistor e indutor (RL) alimentados por fonte de tensão contínua. Para isso, foram realizados dois experimentos que se resumem na montagem de circuitos elétricos.

3. Materiais Utilizados

• Bancada de Resistências;

• Multímetros;

• Fonte Ajustável DC;

• Resistores;

• Indutores;

• Aplicativo Multisim Beta;

• Cabos;

• Osciloscópio digital;

• Tabela de código de cores para capacitor.

4. Metodologia

Para dar início ao experimento realizamos a medição de quatro valores de capacitores, três fornecidos pelo professor, sendo um eletrolítico e dois de poliéster. O quarto capacitor é um dos capacitores presentes na bancada. Para obter o valor do componente de poliéster medimos por tabela de código de cores fornecia no guia, os outros três componentes já tinham seus valores fornecidos no próprio produto. A fim de obter o valor real de capacitância, usamos o multímetro e realizamos a medida dos quatro. Os valores encontrados estão na tabela abaixo:

Tabela I

Componente Valor Lido (F) Valor Medido (F)

Capacitor 1 2,2 2,2

Capacitor 2 1 1,09

Capacitor 3 1 1,12

Capacitor 4 30 30,45

Fonte: Laboratório de Circuitos – UNIFEI

Ainda para escolher os componentes de nosso circuito, selecionamos quatro resistores da bancada, fazendo duas associações em série com dois resistores, para obter os valores mais próximos o possível de 100Ω. Os valores reais obtidos das associações estão mostrados na tabela II.

Tabela II

Resistor Valor Medido (Ω)

R1 102,3

R2 99,4

Fonte: Laboratório de Circuitos – UNIFEI

A fim de montar o primeiro circuito do experimento, usamos uma fonte ajustável DC de tensão nominal de 10V, mas que possui uma tensão real de 10,12V. O capacitor usado foi o de número 4, presente na bancada. As duas associações de resistência também foram utilizadas. Um multímetro, usado como voltímetro, foi ligado em paralelo com o capacitor, enquanto outro, usado como amperímetro, foi conectado em série com o ResistorB. Após todas as conexões necessárias obtemos o seguinte circuito:

Fonte: MultisimBeta

Obs: Para realizar a simulação no MultisimBeta,