MED Prática 04 - udesc

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA – DEM
Sistemas de Medição (MED) – Aula Prática 04 (02/04/2014)
Prof. Eduardo Henrique Couto
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IMPEDÂNCIA
Introdução
A impedância elétrica é uma propriedade que quantifica a oposição que um
determinado meio (componente elétrico) apresenta à passagem de corrente elétrica ao
longo do tempo com relação a uma tensão aplicada sobre o mesmo. A associação de
impedâncias em série ou em paralelo deve ser equacionada da mesma forma que
associações de resistores, considerando-se as peculiaridades da utilização de números
complexos em sua representação.
Com o intuito de medir o comportamento das tensões em um circuito com
impedâncias, o conceito de ganho em tensão faz-se útil. Ele é definido como a relação
em módulo da tensão de saída dividida pela tensão de entrada. Representando dessa
forma o comportamento ao longo do tempo da relação no divisor de tensão. Outro
parâmetro importante para análise é a defasagem, que representa a diferença de tempo
entre os sinais de saída e entrada.
),
Usualmente as tensões alternadas tem perfil senoidal (
de forma que sua representação no círculo trigonométrico complexo é bastante natural.
Assim temos a relação entre a forma retangular de representação de um número
complexo (parte real somada com parte imaginária)
e a forma polar
(módulo e ângulo de fase)
, relacionadas entre si pelo Teorema de
Pitágoras. Ou ainda a forma exponencial
, advinda da Fórmula de Euler.
Experiência I
Monte o circuito no simulador conforme ilustrado abaixo, substituindo conforme
necessário o componente Z1 por um resistor, capacitor ou indutor.
Questões
a) Para Z1 como sendo o resistor, varie a frequência da tensão de alimentação para
os valores indicados (para a frequência de 0 Hz utilize uma fonte de corrente
contínua). Quais os valores de ganho e de fase da tensão de saída para cada
frequência?
0 Hz
10 Hz
100 Hz
1 kHz
10 kHz
100 kHz
Módulo V
Fase rad
b) Para Z1 como sendo o capacitor, varie a frequência da tensão de alimentação
para os valores indicados (para a frequência de 0 Hz utilize uma fonte de
corrente contínua). Quais os valores de módulo e de fase da tensão de saída para
cada frequência?
0 Hz
10 Hz
100 Hz
1 kHz
10 kHz
100 kHz
Módulo V
Fase rad
c) Para Z1 como sendo o indutor, varie a frequência da tensão de alimentação para
os valores indicados (para a frequência de 0 Hz utilize uma fonte de corrente
contínua). Quais os valores de módulo e de fase da tensão de saída para cada
frequência?
0 Hz
10 Hz
100 Hz
1 kHz
10 kHz
100 kHz
Módulo V
Fase rad
d) Descreva o comportamento da tensão de saída (módulo e fase) para cada um dos
componentes ensaiados em função da variação da frequência.
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e) Sabendo que a impedância de um resistor é seu próprio valor de resistência, que
a de um capacitor é data por
e que a de um indutor por
.
Deduza, utilizando a fórmula do divisor de tensão, as expressões para o ganho
e para a fase
da tensão para cada um dos componentes.
Resistor
Capacitor
Indutor
f) Considere agora que temos um sinal de tensão composto pela soma de duas
ondas senoidais. A primeira apresenta uma tensão de pico de 127 V e frequência
de 60 Hz. Já a segunda é uma interferência indesejada com pico de 3 V e 1620
Hz de frequência. Considerando os três circuitos montados nos itens anteriores,
qual seria o componente mais adequado para utilizarmos para eliminar (ou
reduzir) essa componente indesejada do sinal de tensão. Justifique sua escolha.
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