Condensadores, carga e descarga, constante de tempo

Introdução à Electrotecnia
Docente responsável: Luís Almeida
Guia da aula prática nº3
Objectivo:
Equivalente de Thévenin
Condensadores (carga e descarga)
1- Determinação do equivalente de Thévenin de um dado circuito.
2- Verificação do comportamento eléctrico de um condensador
a. Carga e descarga através de uma resistência (circuito RC)
b. Circuito integrador e circuito diferenciador
Procedimento:
NOTA: Verifique sempre, com o docente, se pode ligar o circuito ou efectuar a medição proposta
1- Considere o divisor resistivo utilizado na aula anterior. Determine, agora, o equivalente de Thévenin
desse circuito, em relação aos terminais A e B.
circuito
+
Ligar à fonte de
alimentação
8V
-
A
R1=4,7KΩ
R2=3,3KΩ
V2
A
+
-
B
RTh
V2
VTh
3,3KΩ
B
Comece por determinar a tensão de Thévenin VTh (considere que o voltímetro tem resistência
infinita).Seguidamente determine a resistência de Thévenin RTh, muitas vezes referida como resistência de
saída. Para esse fim, utilize outra resistência de 3,3KΩ ligada à saída (terminais A e B) para efectuar carga
sobre o circuito.
Nota: Relembrar que a tensão de Thévenin se mede em aberto (sem corrente de saída) e que a resistência
de Thévenin se mede através da variação da tensão de saída (V2) que se verifica quando se liga uma
carga. Se o divisor resistivo fosse uma fonte de tensão ideal, que resistência de saída teria?
2- Anote a tensão V2 medida com a resistência de carga de 3,3KΩ. Meça agora a nova tensão V2 para
uma resistência de carga de 330Ω. Monte um novo circuito, igual ao equivalente de Thévenin do anterior,
regulando a fonte de tensão para um valor igual a VTh e usando uma resistência RTh tão próxima quanto
possível do valor determinado no ponto anterior. Coloque novamente as resistências de carga de 3,3KΩ e
330Ω, uma de cada vez, na saída do circuito e meça o valor obtido para V2. Compare com o que tinha
medido anteriormente. Qual a relação que deve obter?
Universidade de Aveiro
1/2
2º Semestre – 2003/2004
Introdução à Electrotecnia
Docente responsável: Luís Almeida
Breve nota sobre condensadores:
Existem diversos tipos de condensadores que variam consoante o dieléctrico utilizado (cerâmicos,
poliester, electrolíticos, ar, etc.). Cada tipo apresenta características próprias sendo também frequente
apresentar marcações com códigos diversos. As características fundamentais são a respectiva capacidade
e tensão máxima admissível. No caso particular dos condensadores electrolíticos, os eléctrodos são
assimétricos requerendo um polaridade específica (normalmente o perne negativo está sinalizado). Os
valores de capacidade, consoante o tipo de condensador podem aparecer em µF ou em pF.
3- Retire das gavetas 3 condensadores com formas diferentes e tente decifrar as respectivas
características.
4- Monte o seguinte circuito. Note que v2 = R* iC = R * C * dvC/dt. Em determinadas circunstâncias,
vC ~= v1 pelo que a saída v2 ~ dv1/dt, razão pela qual se chama a este circuito, diferenciador. Para
verificar esta propriedade, utilize o gerador de funções regulado para gerar uma onda quadrada com uma
frequência de 1KHz. Visualize ambas as tensões v2 e v1 no osciloscópio (utilize ambos os canais e veja as
ondas simultaneamente). Use também as formas de onda triangular e sinusoidal.
iC
Ligar ao
gerador de
funções
v1
C=4,7nF
R=2,2KΩ
v2
5- Ainda sobre o circuito anterior, usando uma onda quadrada aumente a respectiva frequência para
valores acima de 10KHz. Verifique o que aconteceu à propriedade diferenciadora do circuito. Compare o
período da onda com o produto RC. Aproveite e observe a curva de carga e descarga do condensador
(note que vC corresponde à diferença entre v1 e v2).
6- Desligue a fonte e monte agora o seguinte circuito. Fazendo o mesmo raciocínio que no ponto 3, qual
deverá ser agora a relação entre a saída v2 e a entrada v1? (note que também neste caso essa relação só
ocorre sob determinadas condições em que iC ~= v1/R). Com base nessa relação, qual o nome pelo qual é
normalmente conhecido este circuito? Verifique essa relação usando ondas quadradas, triangulares e
sinusoidais com 1KHz de frequência.
R=100KΩ
Ligar ao
gerador de
funções
Universidade de Aveiro
iC
v1
C=220nF
2/2
v2
2º Semestre – 2003/2004