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EXEMPLOS DE ROTEIROS DE TRABALHO PARA EXPLORAÇÃO DO RLC NAS AULAS.

ROTEIRO 1. Estudo de circuitos puramente resistivos, puramente indutivos e puramente capacitivos.

Preparação do ambiente.

1) Inicie o programa clicando em "Iniciar".

  1. Clique em "circuito" e escolha o circuito "A".
  2. Introduza os valores do "Exemplo".


Experiência 1.

1. No diagrama de fasores, veja a representação das impedâncias dos circuitos, ligando o botão Z.

  1. Indique os ângulos formados pelos vectores que representam R, XL e XC.
  2. Com os dados disponíveis, calcule os valores de XL e XC.
  3. Ligue o botão VAL e confirme os resultados obtidos em 1.2.


2. Desligue os botões Z e VAL. Ligue os botões e, uR, uL e uC das funções sinusoidais e os correspondentes do diagrama de fasores.

2.1. Que observa?

2.2. Qual o ângulo de fase observado para estas grandezas?

3. Ligue também os botões i1, i2 e i3 das funções sinusoidais.

3.1. Qual das intensidades da corrente está em fase com a tensão?

  1. Qual o desfasamento da corrente no circuito indutivo em relação à tensão?
  2. Qual o desfasamento da corrente no circuito capacitivo em relação à tensão?


4. Sem desligar os botões anteriores, ligue agora os botões I1, I2 e I3 do diagrama de fasores.

  1. Compare os ângulos dos fasores representados com os que observou para a fase inicial nas correspondentes representações sinusoidais.
  2. Ligue o botão VAL e confirme os valores observados para estes ângulos, em graus.
  3. Ligue o botão f(t) e identifique, nas respectivas equações, os valores destes ângulos, em radianos.
  4. Compare os ângulos das intensidades da corrente com os das respectivas impedâncias, registadas em 1.1.


  1. Desligue o botão f(t).

  1. Calcule os valores máximos das intensidades das correntes em cada circuito, usando a lei de Ohm.
  2. Ligue o botão f(t) e confirme os valores obtidos.
  3. Calcule o valor eficaz da f.e.m. e determine, para cada circuito, os valores eficazes das intensidades da corrente.
  4. Ligue o botão VAL e confirme os valores obtidos.


  1. Desligue todos os botões dos gráficos e ligue os botões uR, i1 e pR das funções sinusoidais.

  1. Analise a representação da potência instantânea da resistência.Que observações faz quanto à frequência e ao sinal dos valores instantâneos adquiridos?
  2. Verifique, no gráfico, que, sempre que a corrente ou a tensão se anulam, a potência também se anula. Dê uma justificação para tal facto.
  3. Calcule o valor da potência média dissipada na resistência.
  4. Ligue o botão f(t) e confirme o valor.
  5. Qual a amplitude da função sinusoidal pR?


7. Desligue todos os botões dos gráficos e ligue os botões uL, i2 e pL das funções sinusoidais.

  1. Analise a representação da potência instantânea da bobine. Que observações faz quanto à frequência e ao valor médio da potência?
  2. Identifique no gráfico os pontos em que a tensão e a corrente se anulam e relacione-os com os pontos em que a potência se anula.


8. Desligue todos os botões dos gráficos e ligue os botões uC, i3 e pC das funções sinusoidais.

  1. Analise a representação da potência instantânea do condensador. Que observações faz quanto à frequência e ao valor médio da potência?
  2. Identifique no gráfico os pontos em que a tensão e a corrente se anulam e relacione-os com os pontos em que a potência se anula.



Experiência 2.

Na entrada de dados altere o valor da capacidade do condensador, C, clicando sobre ele, e introduza o valor 1 F. Ligue a função incrementar.

  1. Clique na frequência para adicionar o valor 4 kHz. No botão + aumente o número de incrementos até 4x. Ligue Z e analise o comportamento dos vectores e o gráfico das suas variações que é mostrado em simultâneo.

  1. Que observa?
  2. Que conclusões tira quanto à influência da frequência nos circuitos apresentados?
  3. Desligue o botão Z e ligue I1. Analise e conclua.
  4. Ligue I2. Analise e tire conclusões relacionando com o que observou para XL.
  5. Ligue I3. Analise e tire conclusões relacionando com o que observou para XC.
  6. Desligue os botões das correntes e ligue, sucessivamente, cada um dos botões das tensões e da f.e.m. Analise e conclua porque é que as tensões não foram afectadas pela frequência.

  1. Desligue todos os botões no diagrama de fasores e incremente 4x ao valor inicial da resistência, R, o valor 4 .

  1. Ligue o botão Z. Que observa?
  2. Desligue Z e ligue I1. Que observa? Como explica este facto?


3. Ao valor inicial de L incremente 4x o valor 0.1 mH.

  1. Ligue o botão Z. Que observa para XL?
  2. Desligue Z e ligue I2. Que observa? Interprete.


4. Ao valor inicial de C incremente 4x o valor 1 F.

  1. Ligue o botão Z. Que observa para XC?
  2. Desligue Z e ligue I3. Que observa? Interprete.


  1. Ao valor inicial de Emax incremente 4x o valor 5 V.

  1. Ligue E. Que observa?
  2. Desligue E e ligue Z. Observa alguma alteração? Porquê?
  3. Desligue Z e ligue I1, I2 e I3. Que observa? Interprete.

ROTEIRO 2. Estudo de circuitos RLC série. Efeito de ressonância.

Preparação do ambiente.

1) Inicie o programa clicando em "Iniciar".

  1. Clique em "circuito" e escolha o circuito "E".
  2. Introduza os valores do "Exemplo".


Experiência 1.

1. No diagrama de fasores, veja a representação da impedância do circuito, ligando o botão Z.

  1. Com os dados disponíveis, calcule os valores de XL e XC.
  2. Calcule a impedância do circuito, Z.
  3. Ligue o botão VAL e confirme os resultados obtidos em 1.1 e 1.2.
  4. Através da expressão tg = X/R, calcule o valor do ângulo formado pelo vector Z.


2. Desligue o botão Z e ligue o botão I do diagrama de fasores.

  1. Qual o ângulo de fase observado para esta grandeza?
  2. Relacione este ângulo com o determinado para Z.
  3. Determine o valor eficaz da f.e.m.
  4. Calcule o valor eficaz da intensidade da corrente.
  5. Confira estes valores ligando o botão VAL.


3. Desligue o botão VAL e ligue os botões i, uR, uL e uC das funções sinusoidais.

3.1. Qual das tensões está em fase com a corrente?

  1. Qual o desfasamento da corrente em relação à tensão na bobine?
  2. Qual o desfasamento da corrente em relação à tensão no condensador?
  3. Calcule o valor máximo da intensidade da corrente. Confira o valor na tabela f(t).


4. Apenas desligando o botão f(t), ligue agora os botões UR, UL e UC do diagrama de fasores.

  1. Determine os valores dos ângulos dos fasores UR, UL e UC.
  2. Ligue o botão VAL e confirme os valores observados para estes ângulos, em graus.
  3. Ligue o botão f(t) e identifique, nas respectivas equações, os valores destes ângulos, em radianos.
  4. Desligue o botão f(t) e calcule as quedas de tensão eficazes UR, UL e UC, usando a lei de Ohm. Confira os valores na tabela VAL.

  1. Desligue todos os botões à excepção das tensões uR, uL e uC. Em ambos os gráficos, ligue os botões da f.e.m., e e E.

  1. Que observa?
  2. Poder-se-à dizer que a f.e.m. é igual à soma dos valores eficazes das quedas de tensão nos componentes do circuito? Justifique.


6. Desligue todos os botões do gráfico e ligue os botões pE, pR, pL e pC.

  1. Verifique que a potência média dissipada no circuito é igual à potência média dissipada na resistência.
  2. Verifique que as potências médias dissipadas, tanto no condensador como na bobine, são nulas.
  3. Ligue o botão f(t) e registe os valores médios e as amplitudes das potências.


7. Desligue o botão f(t) e ligue o botão POT. Observe o triângulo das potências.

  1. Registe os valores das potências activa, P, reactiva ,Q, e aparente, S.
  2. Verifique que:

P = amplitude de pR

S = amplitude de pE

Q = amplitude de pC - amplitude de pL

7.3. Calcule o factor de potência e confira-o com o valor apresentado em POT.

Experiência 2.

Na entrada de dados altere o valor da resistência, R, clicando sobre ele, e introduza o valor 10 . Ligue a função incrementar.

  1. Clique na frequência para adicionar o valor 1 kHz. No botão + aumente o número de incrementos até 4x. Ligue Z e analise o comportamento dos vectores e o gráfico das suas variações que é mostrado em simultâneo.

  1. Que observa?
  2. Ligue o botão I. Analise e conclua.
  3. Que efeito ocorreu quando Z se tornou mínimo e I se tornou máximo?

  1. Tente obter o efeito de ressonância fazendo variar os valores da indutância da bobine ou da capacidade do condensador. Registe os valores introduzidos e as observações efectuadas.

  1. Verifique se pode obter o efeito de ressonância variando os valores da resistência ou da f.e.m.
 
 
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