laboratório de eletricidade 2 – le2a2

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE
SÃO PAULO
CAMPUS DE PRESIDENTE EPITÁCIO
LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE 2 – LE2A2
CURSO: TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
MÓDULO: SEGUNDO
PROFESSORES:
ALEXANDRE ATAIDE CARNIATO
JOSÉ GUILHERME MAGALINI SANTOS DECANINI
LEONARDO ATAIDE CARNIATO
TIAGO VERONESE ORTUNHO
PRESIDENTE EPITÁCIO
2015
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RESUMO
A disciplina aborda os conceitos teóricos estudados na disciplina de eletricidade 2
usando como requisitos o conhecimento de conceitos estudados nas disciplinas de eletricidade
1 e laboratório de eletricidade 1.
O objetivo do curso é prover conhecimentos práticos referentes à eletricidade
desenvolvendo a capacidade de interpretação de circuitos elétricos e eletreletrônicos, além de
possibilitar ao discente habilidades em manusear instrumentos, equipamentos e componentes
utilizados nos setores industriais.
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SUMÁRIO
SUMÁRIO .................................................................................................................................. 3
1. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 1 – OSCILOSCÓPIO - Data: __/__/__ ........................... 4
2. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 2 – MEDIÇÕES DE TENSÃO COM O
OSCILOSCÓPIO - Data: __/__/__ ......................................................................................... 13
3. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 3 – GERADOR DE FUNÇÕES - Data: __/__/__ ......... 17
4. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 4 – MEDIÇÃO DE TENSÃO COM O OSCILOSCÓPIO
II - Data: __/__/__ .................................................................................................................... 20
5. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 5 – MEDIÇÃO DE PERÍODO E FREQUÊNCIA - Data:
__/__/__ .................................................................................................................................... 24
6. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 6 – CARGA E DESCARGA DE CAPACITOR - Data:
__/__/__ .................................................................................................................................... 27
7. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 7 – CIRCUITO CAPACITIVO EM CA - Data: __/__/__
35
8. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 8 – CIRCUITO INDUTIVO EM CA - Data: __/__/__ . 40
9. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 9 – MEDIÇÃO DO ÂNGULO DE FASE - Data:
__/__/__ .................................................................................................................................... 44
10. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 10 – TEOREMA DE THÉVENIN E NORTON - Data:
__/__/__ .................................................................................................................................... 54
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 58
ANEXOS .................................................................................................................................. 59
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1. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 1 – OSCILOSCÓPIO - Data: __/__/__
Nomes
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Figura 1 – Osciloscópio.
Através desse instrumento que variações de tensão em um componente do circuito são
transformadas em gráficos, ou seja, em formas de ondas mostradas em uma tela. Isso torna
possível a análise do comportamento do componente analisado dentro do circuito a ser
reparado. Através do osciloscópio, é possível pesquisar e analisar defeitos em circuitos
eletrônicos e elétricos.
Na tela de um osciloscópio, as imagens são formadas unicamente pelo movimento
rápido de um ponto na horizontal e vertical, como em um aparelho de televisão. Quando o
movimento do ponto é rápido, a imagem que se observa na tela é uma linha. As imagens se
formam na tela do osciloscópio mediante movimentos simultâneos no sentido vertical e
horizontal.
Os controles e entradas do painel podem ser divididos em quatro grupos a saber:
1. controles de ajuste do traço ou ponto na tela;
2. controles e entrada de atuação vertical;
3. controles e entrada de atuação horizontal;
4. controles e entradas de sincronismo.
o Controles de ajuste do traço ou ponto na tela
• Brilho ou luminosidade (brightness ou intensity): controle que ajusta a luminosidade do
ponto ou traço. Em alguns osciloscópios, vem acoplado à chave liga-desliga (on/off) do
equipamento.
Observação: Deve-se evitar o uso de brilho excessivo, pois a tela do osciloscópio pode ser
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danificada.
• Foco (focus): controle que ajusta a nitidez do ponto ou traço luminoso. O foco deve ser
ajustado de forma a obter um traço fino e nítido na tela.
Observação: Os ajustes de brilho e foco são ajustes básicos que sempre devem ser realizados
quando se utiliza o osciloscópio.
• Iluminação da retícula (scale illumination): permite iluminar as divisões traçadas na tela.
o Controles e entrada de atuação vertical
• Entrada de sinal vertical ou Y (input): nesta entrada conecta-se a ponta de prova do
osciloscópio. As variações de tensão aplicadas nesta entrada aparecem sob a forma de figuras
na tela do osciloscópio.
Figura 2 – Visualização de sinal na tela.
• Chave de seleção do modo de entrada (CA-CC ou AC-DC): esta chave é selecionada de
acordo com o tipo de forma de onda a ser observado. Em alguns osciloscópios, esta chave tem
três posições, a saber: CA – 0 –CC ou CA –GND – CC.
• Chave seletora de ganho vertical (volt gain ou volt/div): com essa chave é possível aumentar
ou diminuir a amplitude de uma projeção na tela do osciloscópio. A Figura 3 mostra o que
ocorre com a imagem na tela quando se movimenta a chave seletora.
A chave seletora de ganho vertical estabelece a quantos volts corresponde cada divisão
vertical da tela. Em todos os osciloscópios, essa chave tem muitas posições, de forma que se
possa fazer com que cada divisão da tela tenha valores que vão, por exemplo, de 1mV a 10V.
Em cada posição da chave seletora, o osciloscópio tem um limite de medição. Assim,
com 8 divisões verticais na tela, selecionando para 10 V/divisão, pode-se medir tensões de até
80 V (8 divisões. 10 V/div = 80 V). Se a tensão aplicada à entrada vertical excede o limite de
medição, o traço sofre um deslocamento tal que desaparece da tela. Quando isso acontece,
deve-se mudar a posição da chave seletora de ganho vertical para um valor maior, reajustar a
referência e refazer a medição.
Observação: Quando o valor de tensão a medir é parcialmente conhecido, a chave seletora de
ganho vertical deve ser posicionada adequadamente antes de realizar a medição. É importante
lembrar que a posição de referência do traço na tela deve ser conferida a cada mudança de
posição da chave seletora de ganho vertical e reajustada, se necessário.
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Figura 3 – Regulagem do ganho vertical.
• Ajuste fino de ganho vertical (fine-variable ou vernier): sua função é a mesma que a da
chave seletora de ganho vertical, ou seja, aumentar ou diminuir a amplitude da imagem na
tela. A diferença está em que enquanto a chave seletora provoca variações de amplitude em
passos (proporções definidas), o ajuste fino permite variar linearmente a amplitude, porém,
sem escala graduada.
Quando o osciloscópio dispõe de um ajuste fino de ganho vertical, este deve ser
calibrado, antes de executar a medição; caso contrário, a leitura não será correta. Em alguns
osciloscópios, o ajuste fino de ganho vertical já tem a posição de calibração indicada por
“CAL”.
Quando o ajuste fino não tiver posição de calibração indicada, o ajuste é feito
utilizando-se uma tensão CC (ou CA quadrada) que está disponível em um borne do painel de
osciloscópio.
Figura 4 – Ajuste fino do ganho vertical.
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Conecta-se a ponta de prova ao borne e ajusta-se o controle de ajuste fino. Isso deve
ser feito de forma que a tensão lida na tela confira com a tensão (CC ou CAPP) indicada ao
lado do borne.
Assim, ao lado do borne no painel do osciloscópio está colocado 1VPP. Conecta-se a
ponta de prova ao borne e posiciona-se o ajuste fino de ganho vertical para que a figura na
tela indique 1VPP.
• Posição vertical (position): esse controle permite movimentar a projeção mais para cima ou
para baixo na tela. A movimentação não interfere na forma da imagem projetada na tela.
o Controle de atuação horizontal
• Chave seletora na base de tempo (H, sweep ou time/div): é o controle que permite variar o
tempo de deslocamento horizontal do ponto na tela. Através desse controle, pode-se ampliar
ou reduzir horizontalmente uma imagem na tela.
Figura 5 – Controle da base de tempo.
Observação: Em alguns osciloscópios, esta chave seletora tem uma posição chamada EXT
(externa). Essa posição permite que o deslocamento horizontal do ponto seja controlado por
um circuito externo ao osciloscópio, através de uma entrada específica. Quando a posição
EXT é selecionada, não ocorre formação de traço na tela, mas apenas um ponto.
A chave seletora da base de tempo é calibrada em valores de tempo por divisão
(ms/div; ms/div; s/div). Esta chave estabelece quanto tempo o ponto leva para percorrer uma
divisão da tela no sentido horizontal. Assim, se a chave seletora da base de tempo estiver
posicionada em 1 ms/div, o ponto leva um milissegundo para percorrer uma divisão
horizontal da tela.
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Figura 6 – Ajuste da base de tempo.
• Ajuste fino (variable): este controle permite ajustar com mais precisão o tempo de
deslocamento do ponto na tela. Atua em conjunto com a chave seletora da base de tempo.
Permite que o tempo de deslocamento horizontal do ponto na tela seja ajustado para valores
intermediários entre uma posição e outra da base de tempo. Desse modo, se a chave seletora
da base de tempo tem as posições 1 ms/div e 0,5 ms/div, o ajuste fino permite que se ajustem
tempos entre estes dois valores (0,6 ms/div; 0,85 ms/div).
Na tela, o efeito do ajuste fino é de ajustar a largura da figura em qualquer proporção
que se deseje. Um aspecto importante deve ser considerado: o ajuste fino não tem escala, de
forma que não é possível saber exatamente quanto tempo o ponto leva para deslocar-se numa
divisão horizontal.
Este controle de ajuste fino tem uma posição denominada “calibrado” ou “cal”.
Quando o controle está na posição “calibrado”, o tempo de deslocamento horizontal do ponto
em uma divisão horizontal da tela é determinado somente pela posição da chave seletora da
base de tempo.
• Posição horizontal (H. position): consiste no ajuste que permite centrar horizontalmente a
forma de onda na tela. Girando o controle de posição horizontal para a direita, o traço se move
horizontalmente para a direita ou vice-versa.
o Sincronismo da projeção
O sincronismo consiste na fixação da imagem na tela para facilitar a observação. A
fixação da imagem se faz mediante os controles de sincronismo do osciloscópio. Os controles
de sincronismo são os enumerados a seguir:
• chave seletora de fonte de sincronismo;
• chave de modo de sincronismo;
• controle de nível de sincronismo.
A chave seletora de fonte de sincronismo (“source”) é uma chave que seleciona o local
onde será tomado o sinal de sincronismo necessário para fixar a imagem na tela do
osciloscópio, possui, em geral, quatro configurações.
Na posição rede (line), a chave seletora permite o sincronismo com base na frequência
da rede de alimentação do osciloscópio (senoidal 60 Hz). Nessa posição, consegue-se
facilmente sincronizar na tela sinais aplicados na entrada vertical, sinais esse obtidos a partir
da rede elétrica.
Na posição CH1, o sincronismo é controlado pelo sinal aplicado ao canal 1.
Na posição CH2, o sincronismo é controlado pelo sinal aplicado ao canal 2.
Na posição externo (ext), obtém-se o sincronismo da imagem com o auxílio de outro
equipamento externo conectado no osciloscópio. O sinal que controla o sincronismo nessa
posição é aplicado à entrada de sincronismo.
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A chave de modo (mode) e controle de nível (level) de sincronismo, normalmente tem
duas ou três posições que são: auto; normal +; normal -.
A posição auto permite que o osciloscópio realize o sincronismo da projeção
automaticamente, com base no sinal selecionado pela chave seletora de fonte de sincronismo.
As posições normal + e normal – permitem que o sincronismo seja ajustado
manualmente por meio de controle de nível de sincronismo (level). Na posição normal +, o
sincronismo é positivo, fazendo com que o primeiro pico a parecer na tela seja o positivo.
Figura 7 – Sincronismo positivo.
Na posição normal - , o sincronismo é negativo. O primeiro pico que aparece na tela é
o negativo.
Figura 8 – Sincronismo negativo.
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 Pontas de prova
As pontas de prova são utilizadas para interligar o osciloscópio aos pontos de medição.
Uma das extremidades da ponta de prova é conectada a uma das entradas do osciloscópio por
meio de um conector, geralmente do tipo BNC. A extremidade livre, por sua vez, serve para
fazer a conexão aos pontos de medição. É provida de uma garra jacaré e de uma ponta de
entrada sinal. A garra jacaré, chamada também de terra da ponta de prova, deve ser conectada
ao terra do circuito e a ponta de entrada de sinal, por sua vez, conecta-se ao ponto que se
deseja medir.
Figura 9 – Ponta de prova.
Existem dois tipos de ponta de prova:
• ponta de prova 1:1;
• ponta de prova 10:1.
A ponta de prova 1:1 permite aplicar à entrada do osciloscópio o mesmo nível de
tensão e forma de onda aplicado à ponta de medição.
Figura 10 – Ponta de prova 1:1.
A ponta de prova 10:1 é divisora de tensão, entregando ao osciloscópio a décima parte
da tensão aplicada à ponta de medição.
Figura 11 – Ponta de prova 10:1.
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As pontas de prova 10:1 são usadas para permitir que o osciloscópio seja empregado
para medição ou observações de sinais com tensões e amplitudes 10 vezes maiores que o seu
limite normal de medição. Assim, um osciloscópio que permita a leitura de tensões até 50V
com ponta de prova 1:1, pode ser utilizado em tensões de até 500V (10 x 50) com uma ponta
de prova 10:1.
Observação: Existem pontas de prova que dispõem de um botão através do qual se pode
selecionar 10:1 ou 1:1.
 Comando inversor
Alguns osciloscópios dispõem ainda de um inversor (invert), que é um controle que
permite inverter a imagem do canal 2 obtida na tela.
Figura 12 – Demonstração do comando inversor.
 Outros comandos
Entre os grupos de controles verticais dos canais 1 e 2 existe uma chave seletora que
permite determinar quantos e quais canais aparecerão na tela. Esta chave tem pelo menos três
posições: CH1; CH2; DUAL (ou chopper).
Na posição CH’ aparecerá apenas um traço na tela, projetando o sinal que estiver
aplicado à entrada vertical do canal 1. Na posição CH2, aparecerá apenas um traço na tela,
projetando o sinal aplicado à entrada vertical do canal 2. Na posição DUAL (chopper),
aparecerão na tela dois traços, cada um representando o sinal aplicado nas respectivas
entradas verticais.
Em osciloscópios mais sofisticados, esta chave pode ter mais posições permitindo,
desse modo, outras opções de funcionamento.
Exercícios
1. Responda:
a) Para que serve o osciloscópio?
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b) De que forma as imagens se formam na tela de um osciloscópio?
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c) Quais são os controles de ajuste de traço ou ponto na tela?
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d) Qual é a diferença entre as pontas de prova 1:1 e 10:1?
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e) Qual é a função da chave seletora de ganho vertical?
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2. Relacione a segunda coluna com a primeira:
a) Chave seletora de ganho vertical
b) Chave de seleção CA/CC
c) Entrada de sinal vertical
d) Posição vertical
e) Chave seletora de ganho horizontal
( ) Seleciona o tipo da forma de onda
( ) Conecta a ponta de prova
( ) Varia o tempo de deslocamento
( ) Movimenta a projeção
( ) Aumenta ou diminui a amplitude do sinal
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2. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 2 – MEDIÇÕES DE TENSÃO COM O
OSCILOSCÓPIO - Data: __/__/__
Nomes
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Em circuitos de CA e CC, o osciloscópio permite verificar, visualmente, através da
forma de onda senoidal, quadrada, triangular ou qualquer outra, o comportamento dos
componentes eletrônicos. Isso faz com que esse instrumento seja largamente utilizado em
reparos de circuitos de tv, aparelhos de som, controles industriais, e outros.
A medição de tensão CC com osciloscópio é utilizada na análise e reparação de
circuitos. Vamos considerar um osciloscópio já com um traço selecionado e projetado na tela
e ajustado em brilho e foco. Nesse caso, a preparação para a medição de uma tensão CC
divide-se em três etapas:
• ajuste da referência;
• seleção do modo de entrada;
• conexão da ponta de prova do osciloscópio.
Quando se utiliza o osciloscópio para medição de tensões contínuas, é necessário
estabelecer uma posição para o traço na tela, que servirá de posição de referência. Deve-se
posicionar o traço sobre uma das divisões do reticulado da tela, utilizando o controle de
posição vertical do canal selecionado.
Figura 13 – Posição de referência.
Para fazer o ajuste da posição de referência do traço, procede-se da seguinte forma:
• coloque a chave seletora de modo de entrada (CA - 0 - CC) do canal escolhido na posição 0;
• ajuste a posição do traço na tela usando o controle de posição vertical deste canal.
• após o ajuste da referência, posicione para CC a chave seletora de modo de entrada (CA - 0 CC) do canal escolhido;
• conecte a ponta de prova na entrada vertical do canal escolhido.
• após a preparação do osciloscópio, as extremidades da ponta de prova podem ser conectadas
nos pontos onde está presente a tensão a ser medida.
• quando as extremidades livres da ponta de prova são conectadas aos pontos de medição, o
traço muda de posição na tela.
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A Figura 14 mostra, respectivamente, a posição do traço antes e depois da conexão da
ponta de prova aos pontos de medição.
Figura 14 – Medição de tensão contínua.
Em seguida, faz-se a interpretação da medida, ou seja, determina-se o valor de tensão
aplicada na entrada. Isso é feito em duas etapas:
1. Verifique primeiramente de quantas divisões foi a mudança de posição do traço na tela (em
relação à posição de referência). Na Figura 15, a mudança de posição do traço foi de duas
divisões.
Figura 15 – Medição.
2. Multiplique o número de divisões obtidas pelo valor indicado pela chave seletora de ganho
vertical do canal (que indica o valor de cada divisão). Vamos supor, por exemplo, uma
mudança de posição de duas divisões e a posição da chave seletora de ganho vertical de 5
V/divisão.
Nesse caso, para obter a tensão contínua entre os pontos medidos, basta multiplicar o
número de divisões pelo valor indicado pela chave seletora de ganho vertical. Ou seja:
tensão contínua = 2 divisões . 5 V/div = 10 V.
Pelo fato de permitir a medição de tensões, o eixo vertical da tela do osciloscópio é
denominado eixo das tensões. A subdivisão das divisões no eixo vertical principal, eixo
vertical central, permite a leitura de valores que não completam um número inteiro de quadros
ou divisões. Um quadro contém 5 subdivisões. Portanto cada subdivisão corresponde a 0,2 de
um inteiro.
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O osciloscópio pode ser utilizado tanto para medição de tensões positivas como
negativas. As tensões contínuas positivas e negativas dependem do pólo da fonte de
alimentação em que é conectado o terra. Assim, quando se conecta o terra ao pólo negativo,
obtém-se tensões contínuas positivas; na conexão ao pólo positivo, obtém-se tensões
contínuas negativas.
Para que a medição seja correta, a garra negativa que é o terra da ponta de prova do
osciloscópio é ligada ao terra do circuito, seja ele positivo, ou negativo. Quando a tensão
aplicada na entrada vertical é positiva, o traço se desloca da posição de referência para cima.
Quando a tensão aplicada na entrada vertical é negativa, o traço se desloca da posição de
referência para baixo. A interpretação dos valores das tensões negativas é feita da mesma
forma que a das tensões positivas.
O processo de medição de tensão CA com o osciloscópio divide-se em três etapas:
• obtenção da forma de onda CA na tela;
• sincronismo da projeção;
• interpretação da medição.
Vamos tomar um osciloscópio com um traço previamente selecionado (CH1 ou CH2),
ajustado em brilho e foco. Nesse caso, para obter a projeção de uma CA na tela, é preciso
fazer não apenas a seleção do modo de entrada e a conexão da ponta de prova no
osciloscópio, mas também a conexão da ponta de prova nos pontos de medição.
Para medições de tensão CA, a chave “seleção do modo de entrada” pode ser
posicionada em CA ou CC. Para medições de CC, apenas a posição CC deve ser utilizada.
A ponta de prova é conectada na entrada vertical do canal selecionado. Se o
osciloscópio possuir ajuste fino de ganho vertical, deve-se calibrá-lo antes de executar a
medição.
Após posicionar os controles, as pontas de prova são conectadas nos pontos de
medição. Quando se conectam as pontas de prova nos pontos de medição, a tensão CA
presente nestes pontos se projeta em forma de figura na tela do osciloscópio. Normalmente, a
figura está fora de sincronismo, conforme mostra a Figura 19.
Figura 16 – Medição de tensão CA.
Caso a imagem exceda os limites da tela na vertical, deve-se recorrer à chave seletora
de ganho vertical, para obter o máximo de amplitude dentro dos limites da tela. Recorre-se
também a essa chave quando a imagem na tela é muito pequena e é necessário obter uma
imagem com maior amplitude.
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Para realizar a leitura da tensão, é preciso sincronizar a imagem na tela. Em geral, para
que o osciloscópio fixe automaticamente a imagem na tela, basta posicionar a chave de modo
de sincronismo em “auto”. Se na posição auto não houver sincronismo, deve-se passar para
normal e sincronizar com auxílio do controle de nível.
A leitura de tensão alternada aplicada na entrada vertical no osciloscópio é feita pela
determinação da tensão de pico a pico da imagem projetada na tela.
Verifica-se o número de divisões verticais ocupadas pela imagem e multiplica-se pelo
valor indicado pela chave seletora de ganho vertical.
Figura 17 – Medição de tensão CA.
Para facilitar a leitura do número de divisões ocupadas na tela, pode-se movimentar
verticalmente a imagem, usando o controle de posição vertical. Esse procedimento permite
posicionar um dos picos da CA sobre uma linha de referência sem modificar sua amplitude.
Pode-se também movimentar horizontalmente a imagem (controle de posição
horizontal - H. position) sem prejuízo para a leitura. Isso possibilita colocar o pico da tensão
exatamente sobre o eixo vertical principal, facilitando a leitura.
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3. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 3 – GERADOR DE FUNÇÕES - Data: __/__/__
Nomes
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O gerador de funções é utilizado para calibrar e reparar circuitos eletrônicos. É um
equipamento que fornece tensões elétricas com diversas formas de onda chamadas de sinais
elétricos, com amplitudes e freqüências variáveis.
As características fundamentais dos geradores de funções são:
• tipos de sinais fornecidos;
• faixa de freqüência;
• tensão máxima de pico-a-pico na saída;
• impedância de saída.
Os sinais variam de modelo para modelo. Dentre os tipos de sinais mais comuns,
fornecidos pelo gerador, temos os que se apresentam as formas de ondas senoidal, quadrada e
triangular.
Figura 18 – Tipos de sinais.
Dependendo da marca e do modelo, o gerador de funções fornece sinais em uma
freqüência que vai de 1 Hz a vários MHz. Os manuais dos fabricantes informam a faixa de
freqüência que o equipamento pode fornecer. Por exemplo, de 1Hz a 20 kHz.
A tensão máxima de pico-a-pico é o valor máximo de amplitude do sinal que o
gerador pode fornecer.
Figura 19 – Tensão de pico a pico.
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A impedância de saída é a impedância que o gerador apresenta entre os terminais de
saída. Os geradores podem ser de:
• alta impedância de saída, para circuitos a válvula;
• média impedância de saída, para circuitos transistorizados. Geralmente, sua impedância é de
600 Ω;
• baixa impedância de saída, para trabalhos em circuitos digitais. Em geral, sua impedância de
saída fica em torno de 50 Ω.
O painel do gerador de sinal tem uma série de dispositivos de controle que servem
para ajustar o equipamento de acordo com o trabalho a realizar. Observe na Figura 20 um
modelo de gerador de funções, com o painel de controles em destaque.
Figura 20 – Gerador de funções.
No gerador de funções são comuns os seguintes dispositivos de controle:
1. chave liga-desliga que serve para ligar e desligar o equipamento;
2. chave seletora de sinal ou função que seleciona a forma de onda do sinal de saída;
3. chave seletora de faixa de freqüência ou multiplicador, presente em geradores que
fornecem valores de freqüência em ampla faixa como, por exemplo, de 10Hz a 100kHz. Esse
seletor possui diversas posições, permitindo escolher a faixa de freqüência desejada como, por
exemplo, de 100 Hz a 1000 Hz;
4. controle de freqüência fornecida ou DIAL: é um controle acoplado a uma escala que
permite estabelecer o ajuste da freqüência do sinal fornecido pelo gerador dentro dos limites
definidos pelo seletor da faixa de operação. O valor indicado no dial deve ser multiplicado
pela faixa de frequência previamente ajustada pela chave seletora de faixa de frequência;
5. controle de nível de saída ou amplitude: serve para ajustar a amplitude (pico-apico) do sinal
de saída.
Existem geradores de funções mais sofisticados que dispõem de outros controles. Para
uma correta compreensão dos controles adicionais, é preciso consultar o manual do
fabricante.
O gerador de funções apresenta uma impedância interna. Esta impedância interna
produz um efeito semelhante ao de uma resistência elétrica colocada no interior do aparelho,
em série com a saída.
Assim como em pilhas e baterias, essa impedância de saída do gerador pode ser
representada com um resistor em série com os bornes de saída.
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Devido a essa resistência, a amplitude do sinal sofre uma redução quando a carga é
ligada. Tal redução se deve ao fato de que a impedância interna provoca uma queda de tensão,
quando o gerador fornece corrente ao circuito. O efeito é semelhante à queda de tensão que
ocorre em pilhas e baterias devido a suas resistências internas.
Quanto maior for a carga a ser alimentada, maior será a corrente fornecida pelo
gerador e maior será também a queda de tensão interna no gerador. Portanto, haverá uma
maior redução na amplitude do sinal de saída. Por essa razão, sempre que se utilizar o gerador
de funções, o nível de saída deve ser ajustado com a carga conectada.
Para obter a máxima transferência de potência gerador-carga, a impedância de saída do
gerador deve ser a mais próxima possível da impedância da carga.
Exercícios
1. Responda às seguintes perguntas:
a) Qual é a utilidade do gerador de funções?
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b) Cite duas características de um gerador de funções.
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c) Quais tipos de sinais são fornecidos por geradores de funções?
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4. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 4 – MEDIÇÃO DE TENSÃO COM O
OSCILOSCÓPIO II - Data: __/__/__
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Parte l. Medição de tensão CC com osciloscópio
1. Verifique se a tensão de operação do osciloscópio confere com a tensão da rede.
2. Conecte o cabo de alimentação do osciloscópio à rede elétrica.
3. Selecione um dos canais para o trabalho (CH1 ou CH2).
4. Coloque o controle de posição horizontal na metade do curso total.
5. Conecte a ponta de prova na entrada vertical do canal selecionado.
6. Caso a ponta de prova tenha uma chave de seleção 10:1 / 1:1, posicione-a em 1:1.
7. Posicione o traço sobre uma linha de referência observando a tela frontalmente.
8. Posicione a seleção CA - 0 - CC para CC.
9. Ligue a fonte de CC e ajuste em 20 VCC de saída.
10. Conecte a ponta de prova do osciloscópio nos bornes de saída da fonte. O fio terra deve
ser conectado ao borne negativo para que as tensões lidas sejam positivas. Observe o
deslocamento do traço na tela.
11. Faça a leitura da tensão no osciloscópio.
VCC = _____________
VCC = número de divisões x ganho vertical
12. A medição com o osciloscópio confirma o valor ajustado de 20 V? Considere que ao
medir uma grandeza com dois instrumentos diferentes, pode existir uma pequena diferença
entre as leituras.
( ) Sim
( ) Não
13. Ajuste a tensão de saída da fonte para 2,5 VCC. Use o osciloscópio para medição da
tensão. Coloque a chave seletora de ganho vertical em 10 V/div.
14. Meça a tensão da fonte com o multímetro. A tensão de saída da fonte estava corretamente
ajustada para 2,5 VCC?
( ) Sim
( ) Não
15. Posicione o seletor de ganho vertical para 1 V/div.
16. Ajuste a posição de referência do traço.
17. Ajuste a tensão da fonte para 2,5 VCC com o auxílio do osciloscópio.
18. Confira o ajuste com o multímetro.
19. Responda às seguintes questões:
a. Em qual das duas posições da chave seletora de ganho vertical, 10 V/div ou 1 V/div, é mais
fácil ajustar a tensão de 2,5 VCC? Por quê?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
21
b. Com base na resposta anterior, é possível afirmar que, para cada leitura de tensão, existe
uma posição adequada do seletor de ganho vertical?
( ) Sim
( ) Não
20. Usando o osciloscópio, ajuste a tensão de saída da fonte para os valores constantes na
tabela a seguir.
Observação Em cada ajuste, posicione adequadamente a chave seletora de ganho vertical e
verifique a linha de referência. Confira cada ajuste com o multímetro.
21. Desconecte a ponta de prova do osciloscópio (terra e sinal) dos bornes da fonte CC.
22. Conecte a ponta de prova nos bornes de saída da fonte:
· entrada de sinal da ponta de prova no borne negativo;
· terra da ponta de prova no borne positivo.
23. Movimente o controle de tensão da saída da fonte e observe como o traço se movimenta
na tela.
24. Responda às questões a seguir:
a. Como a ponta de prova do osciloscópio (terra e sinal) deve ser conectada a saída do circuito
da figura a seguir, para medição de tensões?
Figura 21 – Exercício.
b. As tensões indicadas seriam positivas ou negativas?
( ) Positivas
( ) Negativas
Parte ll. Medição de tensão CA com osciloscópio
1. Faça os ajustes dos controles básicos do osciloscópio, de forma a obter um traço na tela,
ajustados o brilho e foco.
2. Conecte a ponta de prova na entrada vertical do canal selecionado.
22
Observação: Caso a ponta de prova disponha de uma chave seletora 10:1 / 1:1, posicione-a
para 1:1.
3. Posicione a chave seletora da base de tempo para 5 ms/div.
4. Passe a chave seletora do modo de entrada para a posição DC ou AC.
5. Selecione a posição REDE na chave seletora de fonte de sincronismo.
6. Conecte a ponta de prova aos pontos de medida, ou seja, bornes de saída do transformador.
7. Alimente o transformador.
8. Quantos ciclos da CA senoidal estão projetados na tela?
___________________________________________________________________________
9. Reproduza no gráfico que segue, a figura projetada no osciloscópio. Procure manter a
amplitude e a largura da figura.
Figura 22 – Gráfico obtido no osciloscópio.
10. Determine a tensão de pico-a-pico da CA na tela.
VPP medida = ................................
11. Responda às seguintes questões:
a. Qual é a tensão de pico da CA?
VP medida = ................................
b. Qual é a tensão eficaz da CA aplicada ao osciloscópio?
Vef calculada = ................................
12. Meça a tensão eficaz na saída do transformador com o multímetro.
13. Compare os valores da tensão eficaz calculada e medida.
Vef medida = ................................
23
14. Os valores são semelhantes?
( ) Sim
( ) Não
15. Modifique a posição da onda CA na tela, horizontalmente e verticalmente. A tensão de
pico a pico da CA na tela se modifica com a mudança de posição?
( ) Sim
( ) Não
16. Desconecte a ponta de prova da osciloscópio dos bornes do transformador.
17. Ligue as pontas nos fios da extremidade do transformador, ajuste o osciloscópio e efetue
as medições.
VPP medida = ................................
VP medida = ................................
18. Calcule o valor da tensão eficaz.
Vef calculada = ................................
19. Usando o multímetro meça a tensão eficaz.
Vef medida = ................................
20. Reproduza no gráfico que segue, a figura projetada no osciloscópio. Procure manter a
amplitude e a largura da figura.
Figura 23 – Gráfico obtido no osciloscópio.
21.Desligue o osciloscópio e o transformador.
24
5. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 5 – MEDIÇÃO DE PERÍODO E FREQUÊNCIA Data: __/__/__
Nomes
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___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
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O osciloscópio pode ser utilizado para determinar a freqüência de um sinal elétrico.
Isso é possível porque o período de uma CA pode ser determinado através do osciloscópio.
Freqüência (f) é o número de ciclos completos de um fenômeno repetitivo que ocorre
na unidade de tempo.
Período (T) é o tempo necessário para que ocorra um ciclo completo de um fenômeno
repetitivo.
A freqüência e o período de um fenômeno estão intimamente relacionados. A relação
entre as duas grandezas se expressa pela equação:
f = 1/T
A equação mostra que à medida que a freqüência aumenta, o período diminui e
viceversa. Uma vez conhecido o período de um sinal, a equação permite que se determine sua
freqüência. Através da observação dos sinais elétricos na tela do osciloscópio, pode-se
determinar o seu período e, portanto, calcular a sua freqüência.
A chave seletora permite fazer o ajuste da base de tempo que possibilita a compressão
ou expansão da forma de onda na tela. Com isso, obtém-se uma figura adequada à observação
e leitura do período.
Observações
• Quanto menor o número de ciclos projetados na tela, mais precisa poderá ser a determinação
do período.
• O ideal é conseguir projetar apenas um ciclo da CA na tela.
Com a CA projetada na tela, deve-se estabelecer um ponto na figura como início do
ciclo e posicioná-lo exatamente sobre uma das divisões do eixo horizontal. Com o ponto de
início do ciclo posicionado, verifica-se o número de divisões do eixo horizontal ocupado pelo
ciclo completo.
Figura 24 – Medição do período.
25
Pelos controles de posição, pode-se movimentar a figura no sentido vertical ou
horizontal na tela, sem prejudicar a leitura.
Para determinar o período da CA, é necessário conhecer:
• o tempo de cada divisão, fornecido pela posição da chave seletora da base de tempo;
• o número de divisões horizontais, ocupadas por um ciclo e observados na tela do
osciloscópio.
T (período) = no de divisões horizontais de um ciclo x tempo de uma divisão.
A Figura 25 mostra um exemplo de determinação do período de uma CA senoidal.
Partindo dos dados da figura, temos:
T = 5,0 x 1
T = 5,0 ms ou 0,005 s
Determinado o período, pode-se calcular a freqüência do sinal através da relação:
f = 1/T
A freqüência da CA é:
f = 200 Hz
Figura 25 – Exemplo de determinação da frequência.
1. Ligue o gerador de sinais e ajuste para Senoidal, 5 kHz.
2. Ligue o osciloscópio e realize os ajustes básicos para visualizar o traço no centro da tela.
3. Ajuste o nível do sinal de saída do gerador para 5 VPP.
4. Ajuste o ganho de tempo e verifique quantos ciclos da CA estão projetados na tela.
Valor do ajuste de tempo = _____________
Número de ciclos projetados = ____________
5. Ajuste o ganho da base de tempo para 1ms/div.
Número de ciclos projetados = ____________
6. Ajuste o ganho da base de tempo para 2ms/div.
Número de ciclos projetados = ____________
26
7. Responda às seguintes questões:
a. O número de ciclos projetados na tela aumenta?
( ) Sim
( ) Não
b. É correto dizer que a figura pode ser "comprimida" na tela com o auxílio da chave
seletora da base de tempo?
( ) Sim
( ) Não
8. Passe a chave seletora da base de tempo para 0,5 ms/div .
Número de ciclos projetados = _____________
9. Tente obter a projeção de um único ciclo da CA na tela usando apenas mudanças na
posição da chave seletora da base de tempo. É possível?
( ) Sim
( ) Não
10. Ajuste o gerador de sinais para senoidal, 1100 Hz.
11. Com o auxílio da chave seletora da base de tempo, obtenha o menor número possível de
ciclos na tela.
12. Verifique na tela quantas divisões horizontais são ocupadas por um ciclo da CA.
Número de divisões = _________________
13. Determine o período da CA, T = número de divisões x posição da chave seletora da base
de tempo.
T = ______________
14. Calcule a freqüência da CA.
F = _____________
15. O valor calculado confere aproximadamente com o valor ajustado no gerador? Considere
as imprecisões de leitura, ajustes do gerador, do controle do gerador ou do osciloscópio.
( ) Sim
( ) Não
16. Calibre o gerador de sinais para quatro valores distintos e determine a forma de onda, a
tensão de pico-a- pico e a freqüência do sinal. Registre os valores na tabela a seguir.
27
6. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 6 – CARGA E DESCARGA DE CAPACITOR Data: __/__/__
Nomes
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___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Capacitor é um dispositivo útil para armazenar carga elétrica e energia. Consiste em
duas placas isoladas uma da outra. Quando as placas estão ligadas a um carregador, por
exemplo, uma bateria, há uma transferência de carga de um condutor para outro até que a
diferença de potencial entre os dois condutores, (em conseqüência das cargas serem iguais e
opostas), seja igual à diferença de potencial entre os terminais da bateria. A quantidade de
carga separada (que é igual ao módulo da carga em qualquer dos condutores) depende da
geometria do capacitor. Capacitância (C) é a característica que o capacitor apresenta de
armazenar mais ou menos cargas elétricas por unidade de tensão, isto é:
Q
C
V
Onde, Q = carga elétrica e V = tensão.
A unidade da capacitância é o Farad = 1 Coulomb/volt
Ao aplicarmos em um capacitor uma tensão contínua, esse se carrega com uma tensão
cujo valor depende do intervalo de tempo em que se desenvolverá o processo.
Observando a Figura 26, quando o capacitor estiver descarregado (Vc = 0) em t = 0,
fechamos a chave do circuito.
Figura 26 – Circuito de carga de um capacitor.
A corrente neste instante é máxima no circuito, Imax = E/R. A partir daí, o capacitor
inicia um processo de carga com aumento gradativo da tensão entre seus terminais e teremos
uma diminuição da corrente até carregar por completo o capacitor. Este processo se dá
obedecendo a uma função exponencial. A tensão no capacitor também varia
exponencialmente na sua carga:

Onde   RC .
t
VC  E (1  e  )
A equação 1 está mostrada graficamente na Figura 27.
(1)
28
Figura 27 – Carga de um capacitor.
Na descarga do capacitor como mostra a Figura 28, o capacitor está carregado. No
instante t = 0, fechamos a chave do circuito, o capacitor inicia sua descarga através do resistor
R.
Figura 28 – Circuito de descarga de um capacitor.
Nesse instante a corrente no circuito será máxima a partir daí diminui obedecendo a
uma função exponencial até atingir o valor zero quando o capacitor estiver totalmente
descarregado. A tensão no capacitor será:
VC  Vmax e

t

(2)
Onde Vmax é igual a ddp máxima conseguida pelo capacitor no processo de carga.
A equação 2 está mostrada graficamente na Figura 29.
Figura 29 – Descarga de um capacitor.
1. Vamos estudar o capacitor em regime dc. Para este fim, primeiramente meça o valor
da resistência do resistor empregado, e anote o valor da capacitância e tensão do
capacitor que será utilizado no experimento.
C = ………………………
V = ……………………………..
29
2. Monte o circuito da Figura 30.
Figura 30 – Montagem para carregar o capacitor.
3. Acione a chave S e o cronômetro simultaneamente. Determine e anote o instante em
que cada tensão for atingida, conforme a Tabela 1. Sendo VC a tensão sobre o
capacitor e t o tempo.
Tabela 1 – Tempo de carga do capacitor de 220uF.
VC
(V)
t (s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
0
4. Com o capacitor carregado, monte o circuito da Figura 31.
Figura 31 – Circuito que efetua a descarga de um capacitor.
Tabela 2 – Tempo de descarga do capacitor de 220uF.
VC
(V)
t (s)
Vmax=
9
8
7
6
5
4
3
2
30
5. Calcular a constante de tempo do circuito.
Constante de tempo = ………………
6. Utilizar a equação (1) e a constante de tempo obtido no item 5 para calcular o valor da
tensão para os tempos obtidos no item 3.
Tabela 3 – Tensão armazenada no capacitor em determinados instantes.
t (s)
Vcalculado
7. Utilizar a equação (2), a constante de tempo e o Vmax obtido para calcular o valor da
tensão para os tempos obtidos no item 4.
Tabela 4 – Tensão do capacitor no período de descarga.
t (s)
Vcalculado
8. Fazer os gráficos de carga e descarga do capacitor utilizando as Tabelas 3 e 4.
9. Realizar os itens 3, 4, 5 e 8 utilizando o capacitor de 100 µF.
A) Carga do Capacitor
Tabela 5 – Tempo de carga do capacitor de 100uF.
VC
(V)
t (s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
0
10
11
B) Descarga do Capacitor
Tabela 6 - Tempo de descarga do capacitor de 100uF.
VC
(V)
t (s)
Vmax=
9
8
7
6
5
4
3
2
10. Realizar os itens 3, 4, 5 e 8 utilizando o capacitor de 22 µF.
A) Carga do Capacitor
Tabela 7 - Tempo de carga do capacitor de 22uF.
VC
(V)
t (s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
31
B) Descarga do Capacitor
Tabela 8 - Tempo de descarga do capacitor de 22uF.
VC
(V)
t (s)
Vmax=
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
11. Com relação ao processo de carga e descarga de capacitores, qual a conclusão do
experimento?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
32
Gráfico 1 – Carga e Descarga do Capacitor de 220 µF.
33
Gráfico 2 – Carga e Descarga do Capacitor de 100 µF.
34
Gráfico 3 – Carga e Descarga do Capacitor de 22 µF.
35
7. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 7 – CIRCUITO CAPACITIVO EM CA - Data:
__/__/__
Nomes
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Um capacitor, quando percorrido por uma corrente elétrica alternada, oferece uma
oposição à passagem da mesma, imposta por campo elétrico, denominada reatância
capacitiva. Essa reatância capacitiva é inversamente proporcional á freqüência da corrente, ao
valor do capacitor e é dada pela relação:
Sendo a reatância capacitiva uma oposição à passagem de corrente, a sua unidade é
ohms [Ω]. Da relação podemos traçar o gráfico da reatância capacitiva em função da
freqüência, obtendo como resultado, a curva mostrada na Figura 32.
Figura 32 – Característica da reatância capacitiva.
Do gráfico, concluímos que à medida que a freqüência aumenta, a reatância capacitiva
decresce até atingir um valor praticamente nulo.
Como a reatância capacitiva é função da freqüência, devemos medi-la por um
processo experimental, ou seja, aplicamos uma tensão alternada aos terminais do capacitor,
medimos o valor da tensão e da corrente, obtendo assim, o seu valor pela relação:
Aplicando uma tensão alternada nos terminais de um capacitor, como mostra o
circuito da Figura 33, surgirá uma corrente alternada, pois o capacitor irá carregar-se e
descarregar-se continuamente em função da característica dessa tensão.
36
Figura 33 – Circuito Ac com capacitor.
Lembrando que quando o capacitor está descarregado (Vc = 0), a corrente é máxima e
quando carregado (Vc = Vmáx), a corrente é nula, podemos em função disso representar
graficamente essa situação, conforme mostra a Figura 34.
Figura 34 – Característica da tensão e da corrente AC de um capacitor.
Observando a Figura 34, notamos que a corrente está adiantada de 90° em relação à
tensão, portanto temos que, a corrente obedece à equação:
Onde:
1. Monte o circuito da Figura 35. Ajuste a freqüência do gerador de sinais para 10KHz.
37
Figura 35 – Circuito da prática 1.
2. Ajuste a tensão do gerador de sinais para se obter no resistor as tensões marcadas no
quadro. Para cada caso meça e anote a tensão pico-a-pico no capacitor (VPP).
Tabela 9 – Resultados do item 2.
3. Calcule a tensão eficaz no resistor (VRef), a corrente eficaz (Ief), a tensão eficaz no
capacitor (Vcef) e a reatância (Xc).
4. Ajuste o gerador de sinais para 1VPP, mantendo-a constante à cada medida. Varie a
freqüência de acordo com o quadro. Meça e anote para cada caso, o valor da tensão
pico-a-pico no resistor e no capacitor.
Tabela 10 – Resultados do item 4.
38
5. Calcule a tensão eficaz no resistor (VRef), a corrente eficaz (Ief), a tensão eficaz no
capacitor (Vcef) e a reatância (Xc).
6. Calcule a reatância capacitiva com a fórmula abaico usando os dados do item 2, anote
os resultados na tabela a seguir.
Tabela 11 – Resultado do item 6.
7. Calcule a reatância capacitiva com a fórmula abaico usando os dados do item 4, anote
os resultados na tabela a seguir.
Tabela 12 – Resultado do item 7.
8. Compare os resultados obtidos no item 2 e no item 6 da reatância capacitiva.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
39
9. Compare os resultados obtidos no item 4 e no item 7 da reatância capacitiva.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
10. Com os valores calculados do quadro do item 4, construa o gráfico Xc = f (f).
40
8. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 8 – CIRCUITO INDUTIVO EM CA - Data:
__/__/__
Nomes
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Uma bobina tem 0,1 H de indutância, sendo ligada a uma tensão de 110V, 60Hz,
conforme Figura 36. Calcular:
Figura 36 – Circuito indutivo.
a) Reatância da bobina ( XL );
b ) Valor da corrente no circuito ( I ).
2) Simule o circuito da Figura 37. Ajustar ajustar a alimentação para uma amplitude de 2Vpp
e 60Hz de freqüência.
41
Figura 37 – Simular circuito.
Anote o valor da corrente.
I( 60Hz ) = ___________
Mude a freqüência do gerador para 240Hz e meça o novo valor da corrente
I( 240Hz ) = ____________
Conclusão:
Se a freqüência dobrar o valor da corrente no circuito .............................. pois o valor da
reatância ............................ .
3) Monte o circuito da Figura 38 e faça o desenho da forma de onda de tensão e corrente no
gráfico a seguir.
Figura 38 – Circuito RL.
42
4) Faça as medições da tensão de pico a pico no resistor (VRPP) e a tensão de pico a pico no
indutor (VLPP) para cada frequência solicitada, anotando os resultados na tabela 13.
Tabela 13 – Resultados do item 4.
5) Calcule a tensão eficaz no resistor (VRef), a corrente eficaz (Ief), a tensão eficaz no indutor
(VLef) e a reatância indutiva (XL).
6) Calcule a reatância indutiva utilizando a equação abaixo, anote os resultados na Tabela 14.
43
Tabela 14 – Resultado do item 6.
7) Compare os resultados obtidos no item 2 e no item 6 da reatância capacitiva.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
8) Traçar o gráfico XL x f, calculada no item 4.
44
9. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 9 – MEDIÇÃO DO ÂNGULO DE FASE - Data:
__/__/__
Nomes
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Em muitas ocasiões, torna-se necessário analisar ou determinar a relação de fase entre
duas tensões CA ou entre uma tensão e uma corrente CA em um componente. Este processo
somente pode ser utilizado para CA de freqüências iguais, porque quando as freqüências são
diferentes o ângulo de fase está em constante modificação.
Figura 39 – Sinais de mesma frequência.
Figura 40 – Sinais de frequências diferentes.
Para verificar a relação de fase entre uma tensão e uma corrente CA em um
componente ou circuito, é necessário observar simultaneamente duas senóides:
• a senóide da tensão;
45
• a senóide da corrente.
Para observar a senóide da tensão, emprega-se um dos canais do osciloscópio,
conectando a ponta de prova (sinal e terra) diretamente nos pontos a serem observados. A
Figura a seguir mostram as pontas de prova conectadas a um circuito e a projeção na tela que
corresponde a senóide de "tensão aplicada".
Figura 41 – Medição da tensão no circuito.
Observação: Para observar as variações de corrente no osciloscópio, é necessário que elas
sejam transformadas em variações de tensão.
O resistor é o componente ideal para realizar a conversão de corrente em tensão por
duas razões:
• a tensão presente entre os terminais de um resistor é proporcional à corrente;
• a tensão desenvolvida no resistor está em fase com a corrente.
Assim, toda a vez que for necessário observar com o osciloscópio a forma de onda de
corrente em um circuito deve-se incluir um resistor em série com este circuito. A queda de
tensão neste resistor será proporcional e estará em fase com a corrente do circuito.
Figura 42 – Medição da tensão sobre o resistor (proporcional à corrente).
Conectando o osciloscópio sobre este resistor, a forma de onda apresentada na tela
representará a corrente no circuito. É importante lembrar que ao inserir um resistor em série
com um circuito, este resistor interfere na resistência total, provocando uma alteração na
corrente circulante, ou seja, RT = Rcircuito + R.
46
Para evitar que o resistor acrescentado influencie significativamente nos resultados
observados, deve-se utilizar um resistor cujo valor seja pequeno em relação à resistência do
circuito que se deseja analisar.
Observação: Em geral, utiliza-se um resistor cujo valor seja no máximo 10% da resistência do
circuito que se deseja analisar.
• um dos canais é colocado sobre o resistor, para observação da forma de onda de corrente;
• o outro canal é aplicado diretamente sobre a carga.
Figura 43 – Medição de tensão e corrente.
O ato de conectar o terra do osciloscópio no meio dos dois componentes a serem
medidos implica no fato de que o canal 1 apresenta uma medida acima da referência e o canal
2 uma medida abaixo da referência. Sempre que o osciloscópio for conectado desta forma,
deve-se usar a entrada com inversão do osciloscópio para a medição abaixo da referência. As
senóides de corrente e tensão sobre o resistor aparecerão na tela como mostra a Figura 44.
Figura 44 – Sinais de tensão e corrente obtidos.
O mesmo processo pode ser usado para determinar a relação de fase entre tensão e
corrente em componentes como o capacitor.
47
Figura 45 – Medição de sinais no circuito RC.
As divisões horizontais da tela podem ser usadas para determinar o ângulo de
defasagem. Por exemplo: vamos supor que um ciclo da senóide de tensão ocupe 6 divisões
horizontais da tela. Como um ciclo completo de CA corresponde a 360°, pode-se elaborar
uma regra de três:
6 divisões → 360o
1 divisão → x
6 . x = 360 . 1
x = 360/6
x = 36º
A senóide de corrente da Figura 45 está atrasada uma divisão. Portanto, neste caso, a
corrente está 60° atrasada com relação à tensão. A Figura 46 mostra outro exemplo de
determinação do ângulo de fase através das divisões horizontais da tela do osciloscópio.
Figura 46 – Medição de tensão e corrente para cálculo da defasagem.
4 divisões → 360°
0,4 divisões → x
4 . x = 360 . 0,4
x = 360/4
x = 90º
48
Parte 1. Circuitos Puramente Resistivos.
1.
Para o circuito apresentado na Figura 47 calcule a corrente I da fonte
(desconsiderar a resistência de medição - 1Ω).
Figura 47 – Primeira montagem.
2.
Monte o circuito e meça o valor eficaz da tensão (Vef). Preencha na Figura 47 o
Vef e o Valor de Pico. Com auxílio do multímetro preencha a Tabela 15.
Tabela 15 – Resultados do item 2.
Tensão da Fonte (V)
3.
Corrente da Fonte (mA)
Utilize o osciloscópio para observar as formas de ondas de tensão e corrente da
fonte. Atente-se para a ligação do terra e dos canais do osciloscópio apresentado na
Figura 47. Preencha a Tabela 16 com os dados.
Tabela 16 – Resultados do item 3.
Tensão da Fonte (CH1)
Corrente da Fonte (CH2)
Valor de Pico
Valor de Pico a Pico
Valor Eficaz
Frequência
Defasagem ( deixe
os cálculos no local)
4.
No gráfico abaixo faça o desenho das formas de onda de corrente e tensão.
49
5.
Para o circuito apresentado na Figura 48 calcule a corrente I da fonte
(desconsiderar a resistência de medição - 1Ω).
Figura 48 – Segunda montagem.
6.
Monte o circuito e meça o valor eficaz da tensão (Vef). Preencha na Figura 48 o
Vef e o Valor de Pico. Com auxílio do multímetro preencha a Tabela 17.
Tabela 17 – Resultados do item 6.
Tensão da Fonte (V)
7.
Corrente da Fonte (mA)
Utilize o osciloscópio para observar as formas de ondas de tensão e corrente da
fonte. Atente-se para a ligação do terra e dos canais do osciloscópio apresentado na
Figura 48. Preencha a Tabela 18 com os dados.
50
Tabela 18 – Resultados do item 7.
Tensão da Fonte (CH1)
Corrente da Fonte (CH2)
Valor de Pico
Valor de Pico a Pico
Valor Eficaz
Frequência
Defasagem ( deixe
os cálculos no local)
8.
No gráfico abaixo faça o desenho das formas de onda de corrente e tensão.
9. Compare os valores obtidos na prática (medidos) com os obtidos teoricamente
(calculados) são coerentes? Justifique apontando qual a característica de um circuito
puramente resistivo.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
51
Parte 2. Circuitos RC.
10.
Para o circuito apresentado na Figura 49 calcule a corrente I da fonte
(desconsiderar a resistência de medição - 1Ω) e a reatância capacitiva.
Figura 49 – Terceira montagem.
11.
Monte o circuito e meça o valor eficaz da tensão (Vef). Preencha na Figura 48 o
Vef e o Valor de Pico. Com auxílio do multímetro preencha a Tabela 19.
Tabela 19 – Resultados do item 11.
Tensão da Fonte (V)
12.
Corrente da Fonte (mA)
Utilize o osciloscópio para observar as formas de ondas de tensão e corrente da
fonte. Atente-se para a ligação do terra e dos canais do osciloscópio apresentado na
Figura 48. Preencha a Tabela 20 com os dados.
Tabela 20 – Resultados do item 12.
Tensão da Fonte (CH1)
Valor de Pico
Valor de Pico a Pico
Valor Eficaz
Frequência
Defasagem ( deixe
os cálculos no local)
Corrente da Fonte (CH2)
52
13.
14.
No gráfico abaixo faça o desenho das formas de onda de corrente e tensão.
Para o circuito apresentado na Figura 50 calcule a corrente I da fonte
(desconsiderar a resistência de medição - 1Ω) e a reatância capacitiva.
Figura 50 – Quarta montagem.
15.
Monte o circuito e meça o valor eficaz da tensão (Vef). Preencha na Figura 48 o
Vef e o Valor de Pico. Com auxílio do multímetro preencha a Tabela 21.
Tabela 211 – Resultados do item 15.
Tensão da Fonte (V)
16.
Corrente da Fonte (mA)
Utilize o osciloscópio para observar as formas de ondas de tensão e corrente da
fonte. Atente-se para a ligação do terra e dos canais do osciloscópio apresentado na
Figura 50. Preencha a Tabela 22 com os dados.
53
Tabela 222 – Resultados do item 16.
Tensão da Fonte (CH1)
Corrente da Fonte (CH2)
Valor de Pico
Valor de Pico a Pico
Valor Eficaz
Frequência
Defasagem ( deixe
os cálculos no local)
17.
No gráfico abaixo faça o desenho das formas de onda de corrente e tensão.
18. Compare os valores obtidos na prática (medidos) com os obtidos teoricamente
(calculados) são coerentes? Justifique apontando qual a característica de um circuito
resistivo capacitivo.
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54
10. ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 10 – TEOREMA DE THÉVENIN E NORTON Data: __/__/__
Nomes
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1.Monte o circuito da Figura 51. Meça e anote na Tabela 23, o valor da corrente e da tensão
no resistor R4 com suas respectivas unidades de medidas.
Figura 51 – Primeira montagem.
Tabela 23 – Medidas efetuadas.
2) Retire o resistor de 470Ω. Meça e anote na Tabela 24, a tensão ETh entre os pontos A e B.
Tabela 24 – Medida do item 2.
3) Substitua a fonte por um curto-circuito. Meça com o ohmímetro e anote na Tabela 25, a
resistência RTh, entre os mesmos pontos.
55
Tabela 25 – Medida do item 3.
4) Monte o circuito da Figura 52, ajustando a fonte e a década, conforme os valores obtidos de
ETh e RTh nos itens anteriores.
Figura 52 – Circuito equivalente.
5) Meça e anote na Tabela 26, a corrente e a tensão no resistor de 470Ω.
Tabela 26 – Medidas do item 5.
6) Compare os valores de tensão e corrente, obtidos no item 1 e no item 5 da experiência. O
que você conclui?
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7) Monte o circuito da Figura 53. Meça e anote na Tabela 27 a corrente e a tensão no resistor
de 470Ω.
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Figura 53 – Terceira montagem.
Tabela 27 – Medidas do item 7.
8) Retire o resistor de 470Ω, substituindo por um curto circuito. Meça e anote na Tabela 28 a
corrente nesse fio.
Tabela 28 - Corrente de Norton.
9) Volte a abrir os pontos A e B e substitua a fonte por um curto circuito. Meça e anote na
Tabela 29 a resistência de Norton entre os mesmos pontos.
Tabela 29 – Resistência de Norton.
10) Coloque a fonte para uma saída igual a zero volts. Monte o circuito a seguir com a década
ajustada para o valor RN obtido no item 9.
57
Figura 54 – Circuito equivalente.
11) Ajuste a tensão E de maneira que o miliamperímetro indique o valor IN obtido no item 8.
Meça e anote na Tabela 30 a corrente e a tensão no resistor de 470Ω.
Tabela 30 – Medidas do circuito equivalente.
12) Compare os valores de tensão e corrente obtidos no item 7 e no item 11 da experiência. O
que você conclui?
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58
REFERÊNCIAS
GUSSOW, MILTON. Eletricidade básica. São Paulo, Makron Books. 1985.
MARKUS, OTÁVIO. Circuitos Elétricos: Corrente Contínua e Corrente Alternada.
Èrica. 2001.
BOYLESTAD, ROBERT L. Introdução à análise de circuitos. Rio de Janeiro, PrenticeHall do Brasil, 1998.
SENAI-SP. Educação Continuada – Circuitos em Corrente Alternada. São Paulo. 2002.
EDMINISTER, JOSEPH A. Circuitos elétricos: reedição da edição clássica. 2 Edição. São
Paulo, Pearson Education do Brasil, 1991.
59
ANEXOS
60
TÍTULO DAS EXPERIÊNCIAS:_______________________________________________
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___________________________________________________________________________
DATA DAS EXPERIÊNCIAS:___/ ___/___; ___/ ___/___; ___/ ___/___;
PARTICIPANTES:___________________________________________________________
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OBJETIVO
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RESUMO
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MATERIAIS UTILIZADOS
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61
INTRODUÇÃO TEÓRICA
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62
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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63
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CONCLUSÃO
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