circuito rlc

circuito rlc

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL II

(CIRCUITO RLC SÉRIE)

HEDHIO LUIZ FRANCISCO DA LUZ – RA: 29148

JOSÉ EDUARDO PADILHA DE SOUSA – RA: 29149

ROBERTO ROSSATO – RA: 29158

FÍSICA

FÍSICA EXPERIMENTAL II – TURMA: 31

MARINGÁ

FEVEREIRO DE 2004

CIRCUITO RLC SÉRIE

  1. RESUMO

A presente experiência teve a função de se observar o comportamento de um circuito RLC Série em função da freqüência, no que se refere a: tensão em cada elemento do circuito; freqüência de ressonância; impedância, reatância indutiva e capacitiva; corrente do circuito; largura de banda e fator de qualidade.

  1. INTRODUÇÃO

O fenômeno da ressonância ocorre em inúmeros campos da Física e é particularmente importante em situações técnicas. Ele pode ser encarado de duas formas, em termos de freqüência: onde a fonte externa vibra em uma freqüência dita natural do sistema; e em termos de energia, onde ocorre a máxima transferência de energia pela fonte ao sistema.

Estudaremos este circuito em três partes distintas, a primeira com um circuito RC, a segunda com um circuito RL e, finalmente, a terceira parte com o circuito RLC, todos os três em série.

  1. TEORIA

O circuito RLC possui três componentes básicos, o resistor com uma resistência (R), o capacitor com uma capacitância (C) e o indutor com uma indutância (L) e uma fonte alternada do tipo:

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Se analisarmos o diagrama fasorial descrito pela Figura 1, perceberemos que a corrente I esta em fase com VR, está adiantada de 90º em relação a VC e atrasada de 90º em relação a VL.

Figura 1 – Diagrama Fasorial Circuito RLC

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A impedância (Z), bem como as reatâncias tem dimensões de resistência, ohm(). A Figura 2 mostra o comportamento destas resistências em função de .

Figura 2 – Comportamento da Resistência e das Reatâncias em Função de 

Outros dados importantes para os cálculos são:

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Onde a freqüência natural do sistema (0) é a mesma da freqüência da fonte () durante a ressonância. E o fator de qualidade (Q) do circuito é expresso pela Equação 11 de acordo com a Figura 3:

Figura 3 – Fator de Qualidade

  1. PARTE EXPERIMENTAL

Para esta experiência foram utilizados: um gerador de sinais da marca DAWER (FG–200D); um osciloscópio da marca MINIPA (MO–1230); um multímetro; um amplificador de sinais; uma placa para montagem de circuitos; um resistor 110, um capacitor 15,67nF e um indutor 2,05mH (Valores Medidos); cabos de ligação; caneta, caderno e calculadora.

Para a primeira parte substituiu-se o indutor L por um fio (circuito RC), na segunda trocou-se o capacitor C por um fio (circuito RL), e na terceira deixou-se o circuito conforme a Figura 4 (circuito RLC).

Figura 4 – Circuito RLC Série

Para a primeira e segunda parte foram ajustadas diferentes freqüências no gerador de sinais e medidos os períodos e as tensões nos componentes. Para a terceira parte ajustamos a freqüência para a ressonância do circuito, quando a tensão no resistor VR era máxima, em seguida alterou-se a freqüência do circuito medindo as tensões para cima e para baixo da freqüência de ressonância.

  1. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

Tabela 1 – Medidas no Circuito RC

Gráfico 1 – Tensão no Capacitor X Freqüência

Gráfico 2 – Corrente(RC) X Freqüência

Tabela 2 - Medidas no Circuito RL

Gráfico 3 – Tensão no Indutor X Freqüência

Gráfico 4 – Corrente(RL) X Freqüência

Tabela 3 - Medidas no Circuito RLC

Podemos, através de (2) e (10), calcular a freqüência de ressonância teórica:

Gráfico 5 – Corrente(RLC) X Freqüência

Podemos, através do Gráfico 5 calcular o fator de qualidade (Q), utilizando-se de (9) e (11):

  1. DISCUSSÃO E CONCLUSÃO

Confirmamos experimentalmente que durante a freqüência de ressonância em um circuito RLC, ocorre a máxima amplitude de corrente. Pudemos, a partir do gráfico calcular o fator de qualidade Q, que ficou um pouco baixo, mas este fator pode ser melhorado diminuindo-se a resistência R. E a freqüência de ressonância ficou dentro do valor esperado tendo um erro de apenas 7,4% para o valor teórico.

Quanto aos circuito RC e RL, percebemos que eles funcionam de acordo com o esperado, conforme pode ser visto a partir dos dados e gráficos.

  1. REFEÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

    1. HALLIDAY, D., RESNICK, R. Fundamentos de Física 3. Rio de Janeiro: LTC, 1991, 300p.

    2. WEINAND, W. R.; MATEUS, E. A.; HIBLER, I - Apostila de Ótica e Ondas. Maringá: UEM, 2002.

  1. OUTRAS FONTES DE CONSULTA

  1. http://www.fisica.ufmg.br

  2. http://www.fisica.ufc.br

  3. http://www.fis.uc.pt

  4. http://www.if.ufrj.br

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