[ ] RC - Engenharia Eletrica
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA MI TE216 - Laboratório de Eletrônica II Prof. Alessandro L. Koerich Experimento 1 – Circuitos RC Medidas de Tensão e Corrente em um Circuito RC Objetivo Compreender as curvas de corrente e de tensão de um circuito associando capacitor e resistor. Componentes e Instrumentação (1) unidade dos seguintes resistores: 1 k, 100 k. (2) unidades dos seguintes capacitores: 1nF, 10 nF. Osciloscópio Digital de Dois Canais e Ponteiras 10x Gerador de Funções Leitura Este experimento está diretamente relacionado com a disciplina Análise de Circuitos. Parte A – Medida de Tensão e Corrente no Capacitor Circuitos envolvendo resistores e capacitores são fundamentais para qualquer sistema eletrônico envolvendo sinais alternados. Amplificadores, temporizadores, osciladores, filtros, etc., utilizam-se das características de armazenamento temporário de energia no capacitor sob a forma de cargas em eletrodos separados por um dielétrico. O tempo de carga e/ou descarga de um capacitor em um circuito fechado depende da quantidade de cargas armazenadas e da corrente. Em outras palavras, a variação da carga interna do capacitor em função do tempo está diretamente relacionada com a intensidade de corrente que passa pelo circuito, e pode ser representado pela expressão dV dQ I ou I C C considerando Q CVC e a capacitância C constante. dt dt onde I representa a corrente, Q representa a carga, t representa o tempo, VC representa a tensão e C representa a capacitância. Integrando-se esta expressão em função do tempo tem-se: VC 1 I dt C Para um circuito RC como mostrado na figura ao lado, ao fechar-se a chave no instante t = 0, teremos uma corrente fluindo através do resistor R, dada por: I VC V R onde VC é a tensão no capacitor C. Se ao ligarmos a chave, o capacitor estiver descarregado, ou seja, VC = 0, a corrente no circuito será: I V R Se analisarmos a corrente I um tempo suficientemente longo após a chave fechada, o capacitor estará completamente carregado, de modo que a tensão V = VC e a corrente I = 0. Substituindo a corrente I do circuito na expressão da tensão VC no capacitor, teremos: 1 V VC VC dt C R Para VC (0) = 0, temos: o que resulta em VC (t ) V VC (0) V e t RC MI MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA t RC VC (t ) V 1 e onde VC (0) é a tensão inicial do capacitor e VC (t) é a tensão do capacitor em função do tempo. O produto RC que aparece na exponencial é conhecido como , ou constante de tempo do circuito e é dado em segundos. Para um tempo t = = RC, temos que a tensão no capacitor vale: VC (t ) V 1 e 1 0,63V Montagem: Monte o circuito de acordo com a figura a seguir usando o gerador de função ajustado para fornecer uma onda quadrada simétrica de 100Hz e amplitude 10Vpp. O resistor R1 e o capacitor C são os principais componentes do circuito RC; o resistor R2 é usado apenas para possibilitar a medição de corrente I no circuito com o osciloscópio e deve ser escolhido de modo a introduzir um erro desprezível, ou seja, R2 << R1 (use R2 = R1/100). Medidas usando o Osciloscópio Digital: 1. Os canais 1 e 2 do osciloscópio digital devem ser ligados nos pontos indicados CH1 e CH2 respectivamente e no “terra” (garra jacaré). O canal 1 fornecerá a leitura da tensão no capacitor e o canal 2 a leitura da corrente. 2. Ajuste as escalas de tempo e amplitude do osciloscópio de modo a obter uma maior precisão nas medidas 3. Meça a tensão VC e a corrente I no capacitor em função do tempo, preenchendo a tabela abaixo de acordo com os tempos t calculados em função da constante de tempo t de cada R1 e C t=/2 t=0 R1 = 100kΩ C= 2nF = C= 10nF = t (ms) V (V) I (mA) t (ms) V (V) t= I (mA) t (ms) V (V) t=2 I (mA) t (ms) V (V) I (mA) Questões: 1. Qual o papel do resistor R1 no circuito? Se reduzirmos o valor de R1 pela metade, qual o efeito na corrente e tensão no capacitor C? 2. Para o circuito atual, qual seria o valor para o capacitor C para que a forma da curva de tensão se aproximasse da forma curva da fonte de tensão?
