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Análise de Circuitos: Variação da Reatância Capacitiva e Indutiva com a Frequência, Notas de aula de Engenharia Elétrica

Um experimento realizado no laboratório de eletrônica ii da universidade federal do paraná, onde o objetivo é verificar a variação da reatância capacitiva e da reatância indutiva com a frequência. Os componentes utilizados, como capacitores cerâmicos ou poliéster de 100nf e indutores de 1mh, além da instrumentação necessária, como um osciloscópio digital de dois canais e um gerador de funções. O texto explica como medir as reatâncias capacitiva e indutiva através de experimentos e fornece gráficos que mostram a relação entre essas reatâncias e a frequência.

Tipologia: Notas de aula

2022

Compartilhado em 07/11/2022

Sel_Brasileira
Sel_Brasileira 🇧🇷

4.7

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MI MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
TE216 - Laboratório de Eletrônica II
Prof. Alessandro L. Koerich
Experimento 4 Análise de Circuitos
Capacitor e Indutor em CA
Objetivo
Verificar a variação da reatância capacitiva e da reatância indutiva com a frequência.
Componentes e Instrumentação
Capacitor cerâmico ou Poliéster 100nF (104).
Indutor (micro-choque de RF) 1mH.
Resistor 1kΩ.
Osciloscópio Digital de Dois Canais e Ponteiras 10x e 1x
Gerador de Funções
Capacitor em CA
Um capacitor, quando percorrido por uma corrente elétrica alternada, oferece uma oposição à passagem dela,
imposta por campo elétrico, denominada reatância capacitiva. Essa reatância capacitiva é inversamente
proporcional à frequência da corrente, ao valor do capacitor e é dada pela relação:
Podemos traçar o gráfico da reatância capacitiva em função da frequência, obtendo com resultado a curva
mostrada abaixo.
Do gráfico concluímos que, a medida que a frequência aumenta, a reatância
capacitiva decresce até atingir um valor praticamente nulo.
Como a reatância capacitiva é função da frequência, devemos medi-la por um
processo experimental, ou seja, aplicamos uma tensão alternada aos terminais
do capacitor, medimos o valor da tensão e da corrente, obtendo assim o seu
valor pela relação:
Aplicando uma tensão alternada nos terminais de um capacitor, como mostra o circuito da figura abaixo, surgirá
uma corrente alternada, pois o capacitor irá carregar-se e descarregar-se continuamente em função da
característica dessa tensão.
Lembrando que quando o capacitor está descarregado (VC = 0), a corrente
é máxima e quando carregado (VC = Vmáx ), a corrente é nula, podemos em
função disso representar graficamente essa situação, conforme mostra a
figura abaixo.
Observando a figura ao lado, notamos que a corrente está
adiantada de
rad em relação à tensão, portanto temos que a
corrente obedece à equação:
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MI MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

TE216 - Laboratório de Eletrônica II Prof. Alessandro L. Koerich Experimento 4 – Análise de Circuitos

Capacitor e Indutor em CA

Objetivo

Verificar a variação da reatância capacitiva e da reatância indutiva com a frequência.

Componentes e Instrumentação

 Capacitor cerâmico ou Poliéster 100nF (104).  Indutor (micro-choque de RF) 1mH.  Resistor 1kΩ.  Osciloscópio Digital de Dois Canais e Ponteiras 10x e 1x  Gerador de Funções

Capacitor em CA

Um capacitor, quando percorrido por uma corrente elétrica alternada, oferece uma oposição à passagem dela, imposta por campo elétrico, denominada reatância capacitiva. Essa reatância capacitiva é inversamente proporcional à frequência da corrente, ao valor do capacitor e é dada pela relação:

Podemos traçar o gráfico da reatância capacitiva em função da frequência, obtendo com resultado a curva mostrada abaixo.

Do gráfico concluímos que, a medida que a frequência aumenta, a reatância capacitiva decresce até atingir um valor praticamente nulo.

Como a reatância capacitiva é função da frequência, devemos medi-la por um processo experimental, ou seja, aplicamos uma tensão alternada aos terminais do capacitor, medimos o valor da tensão e da corrente, obtendo assim o seu valor pela relação:

Aplicando uma tensão alternada nos terminais de um capacitor, como mostra o circuito da figura abaixo, surgirá uma corrente alternada, pois o capacitor irá carregar-se e descarregar-se continuamente em função da característica dessa tensão.

Lembrando que quando o capacitor está descarregado ( VC = 0), a corrente é máxima e quando carregado ( VC = Vmáx ), a corrente é nula, podemos em função disso representar graficamente essa situação, conforme mostra a figura abaixo.

Observando a figura ao lado, notamos que a corrente está adiantada de ⁄ rad em relação à tensão, portanto temos que a corrente obedece à equação:

( ) (^) ( )

onde

Indutor em CA

Um indutor, quando percorrido por uma corrente elétrica alternada, oferece uma oposição à passagem dela, imposta por campo magnético, denominada reatância indutiva. Essa reatância indutiva é diretamente proporcional à frequência da corrente, ao valor do indutor e é dada pela relação:

Podemos traçar o gráfico da reatância indutiva em função da frequência, obtendo com resultado a curva mostrada ao lado. Do gráfico podemos concluir que a reatância indutiva aumenta com a frequência.

Como a reatância indutiva é função da frequência, devemos medi-la por um processo experimental, ou seja, aplicamos uma tensão alternada aos terminais do indutor, medimos o valor da tensão e da corrente, obtendo assim o seu valor pela relação:

Aplicando uma tensão alternada nos terminais de um indutor, como mostra o circuito da figura abaixo, surgirá uma corrente alternada, pois o indutor irá energizar-se e desenergizar-se continuamente em função da característica dessa tensão.

Lembrando que quando o indutor está energizado ( VL = 0), a corrente é máxima e negativa, e quando o indutor está desenergizado ( VL = Vmáx ), a corrente é nula, podemos em função disso representar graficamente essa situação, conforme mostra a figura abaixo.

Observando a figura ao lado, notamos que a corrente está atrasada de ⁄ rad em relação à tensão, portanto temos que a corrente obedece à equação:

onde

Parte Prática – Circuito RC

  1. Monte o circuito da figura ao lado. Ajuste a frequência do gerador de sinais para 10kHz.
  2. Ajuste a tensão do gerador de sinais para obter no resistor as tensões marcadas no quadro abaixo. Para cada caso, meça e anote a tensão pico a pico no capacitor. Calcule os demais valores.

VRpp (V) 10 14 16 VRef (V) Ief (mA) VCpp (V) VCef (V) XC (Ω)