CIRCUITO DE CORRENTE ALTERNADA - SÉRIE

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA
CURSO DE FÍSICA
LABORATÓRIO ELETROMAGNETISMO
C IRCUITO DE C ORRENTE ALTERNADA - S ÉRIE
OBJETIVO
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Medida da corrente e tensões em circuitos RLC de corrente alternada.
Calcular valores de R, L e C a partir das resistências, reatâncias, indutiva e capacitiva e da
impedância nos circuitos de corrente alternada.
Diferenciar circuitos de corrente alternada e corrente contínua.
Determinar a freqüência de ressonância de um circuito RLC.
MATERIAL NECESSÁRIO
Resistor R e Capacitor : C
Protoboard
Indutor de 11mH e núcleo de ferro Amperímetro e voltímetro
Chave liga – desliga
Fonte de tensão de corrente alternada (Gerador de
Funções)
PROCEDIMENTO
1. Com o multímetro determine os valores de R e C (valor equivalente).
R = ___________, e C = ________________(associe os capacitores sobre a mesa em
paralelo no protoboard)
2. Monte o circuito abaixo. Ajuste a voltagem da fonte de tensão CA de modo que a voltagem
no indutor seja de aproximadamente 3,0 volts. Varie a freqüência da fonte de tensão
alternada conforme a tabela abaixo e anote os valores da ddp no indutor VL e da corrente
no indutor IL para cada valor de freqüência.
V
Freqüência (Hz)
100
150
200
250
Eletromagnetismo
VL
IL
L – bobina
com núcleo de ferro
Fonte de
tensão CA
CIRCUITO RLC SÉRIE
A
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3. Monte o circuito RLC série abaixo:
A tensão da fonte deve ser ajustada para aproximadamente 2,0V com uma freqüência de
150 Hz. O amperímetro A deve ser conectado em série com o circuito e o voltímetro V em
paralelo com o dispositivo que desejamos determinar a ddp.
L – bobina
com núcleo de ferro
C
R
Fonte de
tensão CA
A
a) Faça a medida da tensão através da fonte, resistor, indutor e capacitor. Determine também
a corrente que atravessa o circuito. Complete a tabela abaixo: (logo depois da medida de VR
utilize a relação V=RI a fim de simular se as medidas estão coerentes)
TENSÃO
Resistor: VR
Capacitor: VC
V
CORRENTE
Resistor/Cap.VRC Indutor: VL
V
V
Fonte: VF
V
Circuito: I
V
A
*VRC é a voltagem medida entre os terminais do conjunto Resistor-Capacitor.
b) No circuito acima, conecte agora o voltímetro a fonte tensão. ATENÇÂO: Mantenha fixa a
voltagem na fonte em 2,0V neste experimento. Varie a freqüência do gerador entre 50Hz e
600Hz. Faça uma tabela anotando os valores da freqüência e da corrente. Pelo menos 20
valores!
Freqüência
Corrente
Freqüência
Corrente
4. Anote a precisão dos instrumentos de medida utilizados.
Eletromagnetismo
CIRCUITO RLC SÉRIE
2
TAREFAS
Medida da Indutância
1. Determine o valor médio da indutância a partir das medidas realizadas no item (2) do
procedimento.
Lmédio = _________________
Circuito RLC:
2. A partir das medidas experimentais de VF , VC , VL , VR , VRC e I , da lei de OHM, das
definições de XC , XL e do fato da freqüência da fonte ser de conhecida (freqüência
angular de ω = 2πf ), determine os valores experimentais de:
a) Reatância Capacitiva:
XC = ______________Ω e portanto:
C = __________________F ∆C = ____________
b) Reatância Indutiva: XL = ______________Ω e portanto L = ___________________H
c) Resistência: R = ______________Ω
∆R = ____________.
d) Impedância: Z = ______________Ω .
OBS: utilize a propagação de erros a fim de determinar os erros experimentais relativos a
medida da capacitância ∆C e da resistência ∆R.
3. Compare os valores determinados no item anterior com os valores nominais de R e C
medidos com o multímetro.
4. Determine o valor teórico de VRC e compare com o valor medido.
5. Determine o valor teórico de Z (utilize o valor experimental de L em seus cálculos) e
compare com o valor experimental.
6. Some algebricamente as tensões através de cada elemento do circuito e compare com a
tensão através da fonte. Explique as concordâncias, discrepâncias encontradas.
7. Calcule o ângulo de fase φ e compare com o valor teórico. Determine a potência média
dissipada neste circuito. Este é predominantemente capacitivo ou indutivo?
8. Desenhe em escala o diagrama de fasores deste circuito.
Ressonância
9. Faça o gráfico Corrente x Freqüência. Determine a partir do gráfico a freqüência de
ressonância e a amplitude da corrente durante a ressonância. Compare com os valores
teóricos esperados para estas grandezas.
Eletromagnetismo
CIRCUITO RLC SÉRIE
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