LAB3 - UBI

ANÁLISE DE CIRCUITOS
LABORATÓRIO
O CONDENSADOR
Introdução ao uso do Osciloscópio.
Ano Lectivo 20__ / 20__
Curso
___________
Grupo
___________
Classif.
___________
Rubrica ___________
Além do estudo do condensador, pretende-se com este trabalho obter uma
familiarização com o osciloscópio, ilustrando para tal algumas técnicas de medida.
Assim, a realização deste trabalho deve ser precedida de leitura atenta do texto de apoio
no apêndice: “Introdução ao uso do Osciloscópio”.
Trabalho N.º 3 –O condensador
Plano de Trabalhos e Relatório:
1. Os condensadores nos circuitos em corrente alternada sinusoidal.
a) Considere o circuito da figura, onde a tensão de saída do gerador de sinais deve ser
ajustada para um sinal de 5 V pico a pico, sinosoidal.
Considerando as diferentes frequências, expostas nas Tabelas 1 e 2, determine os
valores da impedância Z da associação série RC e o ângulo de atraso θ que essa
impedância vai provocar na corrente relativamente à tensão. Para tal tenha em
consideração que a impedância Z, e o respectivo ângulo θ, de cada um dos
elementos, são para regimes sinosoidais, dados por:
(1)
(2)
(3)
e que a impedância conjunto da ligação série de vários elementos é dada por
(4)
(5)
(6)
(7)
1
Importa ainda relembrar que o cálculo da capacidade equivalente de um conjunto de
condensadores ligados em série é dada por:
(8)
e que a capacidade equivalente de um conjunto de condensadores ligados em paralelo se
obtém usando:
C=C1+C2+···+Cn
(9)
C1 =10 nF; C2 = 22 nF
Figura 1: Montagem a realizar
b) Monte o circuito da figura 1 na placa de “breadboard” que tem ao seu dispor:
c) Para os valores de frequência e de capacidade indicados na Tabela 1, usando o
modo XY do osciloscópio, meça o valor do desfasamento entre a tensão de
alimentação Uin e a queda de tensão na resistência UR, que, como se conclui de (1),
está em fase com a corrente, e calcule o valor de Z. Para tal, registe os valores
máximos, segundo X, , correspondente à amplitide de Uin, e segundo Y, ,
correspondente à amplitide de UR, registe ainda o valor segundo Y quando a curva
cruza o eixo dos YY, Y0, correspondendo ao valor de UR quando Uin é zero, logo em
t=0 s. Como
obtém-se que
.
2
Tabela 1 a) Associação de condensadores
C = C1
f (Hz) teo Zteo
(º) [Ω]
[v]
[v]
C = C1 // C2
Y0
[v]
Zexp exp teo Zteo
[Ω] (º) (º) [Ω]
[v]
[v]
Y0
[v]
Zexp exp
[Ω] (º)
100
200
500
1000
5000
10000
50000
Tabela 1 a) Associação de condensadores
C = C2
f (Hz) teo Zteo
(º) [Ω] [v]
[v]
C = C1 + C2
Y0
Zexp exp teo Zteo
[v]
[Ω]
(º)
(º) [Ω] [v]
[v]
Y0
Zexp exp
[v]
[Ω]
(º)
100
200
500
1000
5000
10000
50000
d) Comente a influência da frequência e do valor da capacidade equivalente no
desfasamento e na amplitude da corrente.
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___________________________________________________________________
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e)
Esboce a imagem do osciloscópio, quando em modo XY, para a frequência de
10kHz e C = C1.
CH1:____V/Div
CH2:____V/Div
f)
Esboce a imagem do osciloscópio, quando em modo XY, para a frequência de
10kHz e C = C1//C2.
CH1:____V/Div
CH2:____V/Div
4
g) Esboce o sinal de saída conjuntamente com o de entrada, para a situação da
anterior alínea f), agora em modo temporal. Confirme o desfasamento
visualizando simultaneamente as duas formas de onda. Use a mesma escala para
ambos os canais e não se esqueça de indicar a linha de Zero de cada canal.
CH1:____V/Div;
Traço____
CH2: ____V/Div;
Traço____
UC=CH1-CH2;
Traço____
Time base:____ms/Div
h) Comente as forma de onda registadas nas alíneas anteriores.
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2. O condensador em sistemas de corrente contínua
(O regime permanente e os fenómenos transitórios)
Sempre que se alimenta uma carga em que estejam presentes condensadores, as
tensões e correntes no circuito demoram algum tempo a atingir a estabilidade.
Tipicamente, se uma determinada grandeza tiver que crescer, o tempo de crescimento é
o intervalo de tempo que um sinal demora a evoluir de 0 a 95% do seu valor final,
correspondendo ao triplo da constante de tempo do circuito, ( = RC ).
a) Utilizando o circuito já montado e C = C1, injecte à entrada uma onda quadrada
de amplitude 5[V] e frequência de 20[kHz]. Esboce o sinal de saída
conjuntamente com o de entrada e meça o tempo de crescimento do sinal de
saída.
CH1:____V/Div
CH2:____V/Div
CH1-CH2: :____V/Div
Time base:____ms/Div
b) Determine experimentalmente a constante de tempo (  = RC ) para o sinal de
saída e explique o procedimento.
R._____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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c) Repita o procedimento anterior considerando C = C2. e ajuste o valor da
frequência para 10kHz por forma a poder observar melhor o regime transitório.
CH1:____V/Div
CH2:____V/Div
CH1-CH2: :____V/Div
Time base:____ms/Div
d) Determine experimentalmente a constante de tempo (  = RC ) para o sinal de
saída e explique o procedimento.
R. ____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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e) Explique de que forma se comportam os condensadores num circuito DC
estabilizado (findo o regime transitório).
R. ____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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3. Medição de desvios de frequência
Para este ponto do trabalho são necessários dois osciladores. Injecte o sinal
sinusoidal de um dos osciladores no canal X e outro no canal Y. Ajuste ambos os
osciladores para terem uma frequência próxima de 500[Hz]. Varie a frequência do
gerador ligado ao canal Y por forma a tentar que os dois geradores exibam a mesma
frequência. Tente ainda ajustar o referido gerador para que os dois sinais difiram em
frequência no máximo 1[Hz]. Descreva o procedimento utilizado.
R. ___________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
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OBSERVAÇÕES: _______________________________________________________
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Data _____/ _____/ ________
Aluno n.º ________
Assinatura
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Aluno n.º ________
Assinatura
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Aluno n.º ________
Assinatura
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APÊNDICE
Introdução
ao uso do
Osciloscópio
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