Análise de uma fonte de calor

1. Objetivo da experiência:
Analisar o comportamento de uma fonte ca.
2. Introdução teórica
Um circuito alimentado por uma fonte CA simples é chamado circuito monofásico. Se um
circuito CA consiste em uma fonte de tensão, a razão da tensão pela corrente resultante está
em fase com a tensão e a razão da tensão pela corrente é igual à resistência. Por outro lado,
se um circuito monofásico contém somente capacitância ou indutância, a corrente resultante
está adiantada ou atrasada em relação à resistência exatamente 90° e a razão entre a tensão
e a corrente é igual à reatância.
Obviamente, em um circuito monofásico contendo tanto resistência reatância, a razão entre
a tensão e a corrente não é igual nem a uma resistência pura nem a uma reatância pura.
Certamente esta razão representa a oposição total do circuito ao fluxo da corrente alternada.
Uma combinação uma resistência com reatância é chamada de impedância e é especificada
pelo símbolo Z.
Uma vez que a impedância é a razão entre Volts e ampères, sua unidade apropriada é o
ohm. Então:
Z= V
I
Onde V e I são valores fasoriais de tensão e corrente.
Na Equação acima, a função impedância relaciona matematicamente duas grandezas
fasoriais para tal, a impedância deve ser especificada tanto em módulo quanto em ângulo.
Impedância, no entanto, não é uma que varia senoidalmente; portanto, não é uma grandeza
fasorial. Todavia, a impedância resulta da combinação vetorial resistência e reatância
conforme a notação vetorial na Equação anterior. O modulo da impedância é a razão entre o
módulo da tensão e o módulo da corrente, e o ângulo da impedância é a diferença entre os
ângulos de fase da tensão e corrente.
3. Material utilizado:
· Fonte CA
· Multímetro analógico
· Osciloscópio
· Cabos de conexão
4. Dados obtidos:
Com o auxilio do osciloscópio a fonte ca foi ajustada para 3 Volts Vpp e uma freqüência de
60 Hz, onde obtemos o período e com o multímetro analógico medimos a tensão eficaz.
Depois repetimos todo o processo para a fonte com 6 Vpp e 1000 Hz. E obtemos os
seguintes valores.
Vpp Vp Vef medido Vef calculado Freqüência Período medido
3 V 1,5 V 1 V 1,41 V 60 Hz 17,6 ms
6 V 3 V 2 V 2,82 V 1 kHz 1 ms
Funções matemáticas das fontes analisadas:
Para Vpp = 3 V e F = 60 Hz V(t) = 1 cos( 377t )
Para Vpp = 6 V e F = 1KHz V(t) = 2 cos( 1006,3t )
Tensões fasoriais das fontes analisadas:
Para Vpp = 3V 10°
Para Vpp = 6V 20°
5- EXERCICIOS
1- O QUE É UMA TENSÃO OU CORRENTE ALTERNADA?
r: sempre que um corpo é faz troca de eletrons com outro, podemos dizer que o mesmo tem
potencial eletrico. Assim estes corpos estabelecem um fluxo de eletrons e apresentam uma
diferença de potencial,. uma senoide é a representação grafica da varição do seno do
angulo, uma tensão alternada é a varição de polaridades (mais negativo ou menos
negativo), essa corrente produzida é denominada corrente alternada seniodal.
2- QUAL É O SIGNIFICADO DE UMA CA SENOIDAL?
r: a representação de uma forma de onda senoidal que varia com o decorrer do tempo,
sendo um semi circulo positivo e outro negativo, que consequentemente possui um periodo
e uma determinada frequencia, que é a quantidade de ciclos em um segundo, há tambem
uma tensão de pico a pico e sua tensão média é zero.
3- QUAL É O SIGNIFICADO DE UMA ONDA E UMA FORMA DE ONDA?
r: onda: é um periodo ou 360 graus eletricos. Forma de onda: é uma média onda, onda
completa é o formato da onda, ou seja: triangular, senoidal ou quadrada.
4- QUAL O SIGNIFICADO DO VALOR DE PICO Á PICO DE UMA ONDA
SENOIDAL?
r: é a amplitude maxima de uma tensão senoidal
5- QUAL É O SIGNIFICADO DE UM VALOR NEGATIVO DE TENSÂO?
r: é a metade do periodo de uma senoide.
6- ENUNCIE AS EQUAÇÔES GERAIS DA TENSÂO E DA CORRENTE SENOIDAIS:
R: V=Vmax . sem. 2 . f . t
I=Imax . sem. 2 . f . t
W=2 . f
7- O QUE É UMA FORMA DE ONDA PERIOÓDICA?
r: é uma forma que possui periodo constante, não há variação de frequencia.
8- QUAL O SIGNIFICADO DE FREQUÊNCIA E QUAIS SÂO SUAS UNIDADES?
r: é o numero de ciclos produzidos na unidade de tempo. sua grandeza é expressa em hertz
[hz], um hz corresponde a um ciclo por segundo.
9- COMO SE RELACIONA O PERIODO COM A FREQUÊNCIA?
r:é o inverso da frequencia ou seja:
T=1 T = SEGUNDOS [s]
f f= HERTZ [Hz]
10- QUAL O SIGNIFICADO DE DIFERENÇA DE FASE?
r: é o quanto a corrente está defazada da tensão, ou seja, em um circuito puramente
resistivo, as tensões estão em fase em um circuito puramente indutivo e a corrente está
defazada da tensão 90 graus eletricos.
11 - OS TERMOS ADIANTADO E ATRAZADO TEM QUAL SIGNIFICADO?
r: é quanto a corrente está defazada, ou + 90º no capacitor, 90º no indutor e 0º no resistor
(graus eletricos).
12- QUAL O SIGNIFICADO DE VALOR MÉDIO DE UMA ONDA E COMO ELE É
OBTIDO?
r:o valor médio (ou ordenada média) de uma tensão ou corrente senoidal é a média
aritimética dos valores instantaneos de uma alternação
Em = 2Vmax Em= VALOR MÉDIO DA TENSÃO
Im= 2Imax Im= VALOR MÉDIO DA CORRENTE
13- QUAL O SIGNIFICADO DE VALOR MÉDIO DE UMA ONDA SENOIDAL?
r: considera-se uma alternação , pois o seu valor médio é zero.
14- QUAL O SIGNIFICADO DE VALOR EFICAZ DE UMA ONDA?
r: é o valoe real da onda, na corrente continua é igual a valor maximo.
15- QUAL É O VALOR EFICAZ DE UMA ONDA SENOIDAL?
r: raiz quadrada da média dos quadrados dos valores instantaneos da corrente
16- A POTENCIA INSTÂNEA DISSIPADA POR UM RESISTOR NUM CIRCUITO CA
É CONSTANTE?
r: somente pelo valor eficaz.
17- UM CAMINHO CONVENIÊNTE PARA SE CONSTRUIR UMA SENOIDAL E
DESENHAR UM CIRCULO COM RAIO IGUAL A AMPLITUDE OU VALOR
MAXIMO.......
18- UMA ONDA SENOIDAL TEM UM VALOR MAXIMO DE 325V. DETERMINE A
TENSÂO INSTANTÂNEA QUANDO WT É IGUAL A:
a) 30º
b)0,5 rad.
19- UMA TENSÂO ALTERNADA É DADA POR UMA EXPRESSÃO c=120 sem (3141t
+ 90º). QUAL É A TENSÃO INSTANTÂNEA QUANDO t= 5 m seg.?
R:
20- A EQUAÇÃO PARA UMA CORRENTE SENOIDAL É i=75 sen (6280t + 30) mA.
QUAL É A CORRENTE INSTANTÂNEA QUANDO t=0,002 seg.?
21- USANDO A ESCALA HORIZONTAL EM m seg., ESBOCE UMA ONDA
SENOIDAL DE 25 Hz E UMA DE 60 Hz NO MÊSMO GRAFICO, USE A MESMA
AMPLITUDE PARA AMBAS AS ONDAS.
22- QUANTOS SEGUNDOS SÃO NECESSARIOS PARA QUE UMA ONDA
SENOIDAL DE 60Hz PASSAR DE SEU VALOR ZERO PARA METADE DE SEU
VALOR MAXIMO?
r: depende da amplitude da senoide
23- O VALOR INSTANTÂNEO DE UMA CORRENTE SENOIDAL É 36 mA EM
Wt=135º. QUAL É O VALOR MAXIMO DE CORRENTE?
R:
24- QUAIS OS VALORES EFICAZES DAS SENOIDES SEGUINTES?
a) v=120 sem 377t + V
b) i=0,002 cos (6280t + 45º) A
c) v= 70,7 sem (377t + 10º)V
25- QUAL A CORRENTE EFICAZ QUE CIRCULA ATRAVÉZ DE UM RESISTOR DE
12 CONECTADO Á UMA TENSÃO DE e-=120 sem 377t?
26- UM FERRO DE SOLDA DE 150W TEM UMA RESISTÊNCIA DE 60. QUAL A
CORRENTE EFICAZ DESTE FERRO?
CONCLUSÃO:
Com esta experiência consequimos identificar algumas das componentes de uma fonte de
corrente alternada como o periodo, amplitude e tensão de pico a pico , com a utilização do
ociloscópio. podemos tambem comprovar valores práticos com teoricos.