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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".
2) Clique em "circuito" e escolha o circuito "A".
3) 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?
2. Qual o desfasamento da corrente no circuito indutivo em relação à
tensão?
3. 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.
5. 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.
6. 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.
2. Que observa?
3. Que conclusões tira quanto à influência da frequência nos circuitos
apresentados?
4. Desligue o botão Z e ligue I1. Analise e conclua.
5. Ligue I2. Analise e tire conclusões relacionando com o que observou
para XL.
6. Ligue I3. Analise e tire conclusões relacionando com o que observou
para XC.
7. 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.
2. Desligue todos os botões no diagrama de fasores e incremente 4x ao valor
inicial da resistência, R, o valor 4 (.
3. Ligue o botão Z. Que observa?
4. 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.
5. 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".
2) Clique em "circuito" e escolha o circuito "E".
3) 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?
2. Qual o desfasamento da corrente em relação à tensão na bobine?
3. Qual o desfasamento da corrente em relação à tensão no condensador?
4. 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.
5. 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.
2. Que observa?
3. Ligue o botão I. Analise e conclua.
4. Que efeito ocorreu quando Z se tornou mínimo e I se tornou máximo?
2. 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.
3. Verifique se pode obter o efeito de ressonância variando os valores da
resistência ou da f.e.m.
