Corrente Alternada

LABORATÓRIO DE FÍSICA II
Experiência_03/2015
Associação Capacitores e Circuito RC em Corrente Alternada
Objetivos:
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Determinar tensão e corrente em cada capacitor
Determinar a reatância de uma associação
Calcular a capacitância equivalente de uma associação
Calcular a constante de tempo de um circuito RC
Determinar a variação da impedância em função da freqüência de um circuito.
Introdução:
Sabe-se que a tensão contínua é aquela que não varia a polaridade com o tempo. As tensões contínuas
podem ser constantes ou variáveis, dependendo do gerador. A tensão constante mantém-se invariável
no tempo, enquanto que a variável, muda de valor no tempo, sem mudar a polaridade.
A tensão alternada é aquela que muda de polaridade no tempo. A rede elétrica residencial fornece
tensão alternada. Esta variação é senoidal e pode ser dada pela seguinte equação:
V(t)= Vmax sen(t+
onde:
V(t) - valor instantâneo da tensão
Vmax - valor máximo que a tensão pode atingir. Também denominada amplitude ou tensão de
pico.
 - Velocidade Angular (=2f ou =2/T)
t - Instante qualquer
 - Deslocamento de fase
Além do valor de pico Vp, há o valor pico a pico Vpp que é igual à variação máxima entre o ciclo
positivo e o negativo e o valor eficaz Vrms (rms – root mean square – raiz quadrática média) que
equivale a uma tensão contínua a qual aplicada a um elemento resistivo, dissipa a mesma potência que
a alternada em questão. Para tensão alternada senoidal:
Da mesma forma a corrente efetiva Irms pode ser definida a partir da corrente de pico î:
Normalmente os aparelhos de medida estão configurados para medirem as correntes e tensões efetivas.
Conhecendo-se as correntes e tensões de pico, pose-se calcular a reatância e a capacitância equivalente
de um circuito composto por associação de capacitores:
Reatância:
Capacitância equivalente:
onde =2f e f é a freqüência em Hz da corrente alternada.
Em um circuito RC pode-se também determinar a impedância:
Onde:
Material Utilizado:
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Painel de mesa para montagem de circuitos
Plugs grandes e pequenos para efetuar ligação entre componentes de um circuito.
Capacitores 0,1 F, 0,47 F e 0,22 F
Osciloscópio Digital Minipa
Gerador de função Minipa
2 resistores de 10 k 0.5 W
1 resistor de 2 k
1 resistor de 10 
Procedimento
PARTE I
1. Associe os capacitores de 0.1 F e 0.47 F em paralelo.
2. Através do osciloscópio defina a Vp (tensão de pico) de 1 V e a freqüência de 1 kHz. A função
gerada deve ser senoidal
3. Meça, com o osciloscópio, a tensão de pico (Vp) sobre um resistor de 10W associado em série
com o ramo principal do circuito e com ramo de cada capacitor da associação
4. Determine a corrente de pico (î) de cada ramo do circuito a partir da tensão de pico (Vp) obtida no
item (3) utilizando a lei de Ohm.
5. Determine a reatância capacitiva (Xc) e a capacitância equivalente (Ce) da associação e de cada
capacitor.
6. Repita o procedimento acima (3,4,5) para a associação em série.
7. A partir dos valores nominais das capacitâncias dos capacitores associados, calcule a capacitância
equivalente e compare estes resultados com os obtidos anteriormente.
PARTE II
1. Ligue o gerador de função a um circuito RC em série contendo:
 2 resistores de 10 Kohm 0,5 W
 1 capacitor de 0.1 F.
2. Ajuste o gerador de função para onda quadrada de Vpp=3 V e f=50 Hz.
3. Conecte a ponta de prova do osciloscópio nos terminais do capacitor. Observe a função gerada.
4. Faça um curto circuito através de um dos resistores e repita o procedimento 3.
obs: Compare as formas de onda observadas e descreva-as.
5. Remova o curto circuito e conecte o canal 2 do osciloscópio nas extremidades do resistor.
Observe e compare as formas de onda observadas.
6. Calcule teoricamente a constante de tempo do circuito. Observe, comparativamente, o tempo
necessário para que a tensão entre os terminais do capacitor atinja o valor máximo.
PARTE III
1. Construa um circuito associando um capacitor C=0,1 F em paralelo com um resistor de 2 k.
Estabeleça uma tensão Vpp= 2V.
2. Meça Icrms, IRrms e Irms para as freqüências de: 0,1 kHz, 0,2 kHz, 0,5 kHz, 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4
kHz e 5 kHz.
3. Repita os passos 1 e 2 para capacitores de 0.22 F e 0.47 F.
4. Plote um gráfico de Z x f para cada capacitor.
5. Plote um gráfico de corrente em função da freqüência para cada capacitor associado.