EXPERIÊNCIA 8 MODELOS DE BIPOLOS PASSIVOS. No. USP Nome Nota Bancada RELATÓRIO

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos - PSI - EPUSP

PSI 3212- LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 1º Semestre de 2017

EXPERIÊNCIA 8 – MODELOS DE BIPOLOS PASSIVOS

No. USP

Nome

Nota

Bancada

Data: Turmas: Profs:

RELATÓRIO

• Na primeira parte, pretende-se obter experimentalmente o módulo e a fase da impedância de uma bobina numa faixa ampla de frequências. Para este fim monta-se um circuito com a bobina em série com um resistor e monta-se alimenta o circuito com um sinal senoidal de frequência variável.Com o osciloscópio são medidas as amplitudes e fases das tensões no resistor (VR) e na bobina (VB) em função da frequência. Utilizando a Lei de Ohm obtem-se a corrente que passa pelo circuito pela medida da tensão no resistor.

• Na segunda parte, analisa-se o comportamento da bobina e se tenta escolher um

modelo (associação de capacitores, indutores e resistores ideais) que represente o

comportamento da bobina nessa faixa de frequências. A seguir escolhem-se modelos mais simples que representem o comportamento da bobina em frequências baixas, médias e altas.

• Os valores dos resistores , capacitores e indutores ideais de cada modelo (parâmetros do modelo) são calculados, a partir dos dados experimentais.

• De posse dos valores dos parâmetros será feita simulação no Multisim para obter o comportamento do modelo em função da frequência e será feita comparação com os dados experimentais.

• Na última parte são realizadas medidas da impedância de um capacitor real e seu comportamento é analisado.

2

1. Medida da impedância da bobina em função da frequência

1.a) Meça o resistor de valor nominal 10kΩ com o multímetro.

1.b) Determine a frequência ( f1 ) para a qual a defasagem é nula (

φ

φ

φ

φ

1.c) Faça as medidas conforme as instruções do guia experimental. Preencha a tabela 1

e a figura 1.

Tabela 1 – Obtenção da impedância da bobina (

Z

Medidas

Cálculos

V

V

φ

φ

φ

φ

I

| Z

|

20Hz

50Hz

100Hz

200Hz

500Hz

1kHz

2kHz

5kHz

10kHz

f

f

f

f

f

0

f

f

f

f

50kHz

100kHz

2. Análise do comportamento da bobina medida.

2.a) Observe os dados obtidos e discuta qual seria o modelo (associação de elementos passivos ideais) que mais se aproximaria deste comportamento. Faça o esquema elétrico do modelo escolhido e justifique sua escolha.

2.b) Determine agora modelos mais simples que representem bem o comportamento

da bobina em faixas de frequência menores, isto é frequências baixas (antes da

ressonância), frequências médias (perto da ressonância) e frequências altas (depois da ressonância). Faça o esquema elétrico destes modelos e indique

6 3. Obtenção dos parâmetros dos modelos

3.a) Determine os componentes ideais do modelo que representa a bobina em baixa

frequência, a partir das medidas experimentais.

3.b) A partir das curvas experimentais encontre os parâmetros do modelo que

representa bem a bobina em toda a faixa de frequências analisada.

3.c) De posse desses parâmetros, faça simulações em MultSim para obter o

comportamento do modelo em função da frequência. Imprima os gráficos gerados. Compare com as medidas experimentais.

4. Medida da impedância do capacitor real em função da frequência

4.a) Meça o resistor de valor nominal 1kΩ com o multímetro. Substitua o resistor de 10kΩ

pelo de 1kΩ no circuito. Substitua a bobina pelo capacitor.

4.b) Inicialmente, determine a frequência ( f1 ) para a qual a defasagem é nula (

o 1

=

0

φ

4.c) Preencha a tabela 2 e a figura 2.

Tabela 2 – Obtenção da impedância do capacitor

Medidas

Cálculos

V

V

φ

φ

φ

φ

I

| Z

|

20Hz

50Hz

100Hz

200Hz

500Hz

1kHz

2kHz

5kHz

10kHz

20kHz

50kHz

100kHz

200kHz

f1–200k=

f1–150k=

f

f

f

0

f1+50k=

f1+100k=

f1+150k=

f

1MHz

5. Análise do comportamento do capacitor real medido.

5.a) Observe os dados obtidos e determine qual seria o Modelo (associação de

componentes passivos ideais) que melhor descreveria o comportamento do capacitor em toda a faixa de frequências analizada, faça a análise qualitativa sem determinar parâmetros. Faça o esquema elétrico desse modelo.