Lab Eletronica 1 Relatório Prática 01

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UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO

ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO

RELATÓRIO PRÁTICA 01

CIRCUITO RC

Disciplina: Laboratório de Eletrônica 01 Professor: Marcílio Feitosa

Turma: EA

Alunos: Breno Tiburcio Matos

Edilson Ricardo Marques Ferreira Jansle Fernandes

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

Introdução

Esta prática tem como objetivo a montagem do circuito RC, conforme mostrado abaixo e a observação no osciloscópio da forma de onda observar as formas de onda na entrada (Vi) e na saída (V0).

Revisão do assunto

CAPACITOR

Componente eletrônico, constituído por duas placas condutoras, separadas por um material isolante

.

Ao ligar uma bateria com um capacitor descarregado, haverá uma distribuição de cargas e após um certo tempo as tensões na bateria e no capacitor serão as mesmas. E deixa de circular corrente elétrica.

Se o capacitor for desconectado da bateria, as cargas elétricas acumuladas permanecem no capacitor e portanto, é mantida a diferença de potencial no capacitor.

O capacitor pode armazenar carga elétrica e se opõe a variação de tensão elétrica. A capacidade que tem um capacitor para armazenar cargas depende da sua capacitância.

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

C = ε.S d onde:

ε = constante dielétrica (F/m)

S = área de uma das placas (são iguais) (m2) d = Espessura do dielétrico em metro (m) C = Capacitância em Farads (F)

Em geral se usa submultiplos do Farad: µF, nF, pF

CARGA E DESCARGA DO CAPACITOR

Suponha que o capacitor esteja descarregado e em t = 0s a chave do circuito abaixo é fechada.

As tensões no capacitor e resistor seguem as seguintes equações: VC = U x (1 - e-t/τ₎

VR= U x e-t/τ

onde τ = RC e é chamada de constante de tempo do circuito. Quando t = τ, a tensão no capacitor atinge 63% da tensão da fonte.

CIRCUITOS COM CAPACITOR E RESISTOR

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

Resistor em série com o capacitor e com um gerador de onda quadrada.

Procedimento Operacional

• Colocar a chave “AC – GND – DC” do canal que será utilizado na posição “GND” e alinhar a linha do osciloscópio com a linha da grade (pintada);

• Colocar a chave na posição “DC”;

• Observe se a chave na ponteira está na posição “X1”;

• Ligar o osciloscópio diretamente ao gerador e ajustar (no gerador) a onda desejada;

• O gerador fornece por default (padrão) uma onda simétrica ao redor do zero, se quisermos uma onda assimétrica (0 a 5V por exemplo), temos que somar um sinal DC à onda, isso é feito no ajuste de offset do gerador;

• Conecte o sinal do gerador ao circuito montado no protobord;

• Posicionar a chave interna do controle “volts/div” totalmente para direita; • Sintonizar o trigger pelo canal 1;

• Se a onda estiver se deslocando na tela, ajuste o botão “Trigger level”, até a mesma se estabilizar;

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

Resultados experimentais

1. Circuito RC com freqüência de entrada 50Hz.

Dados:

• 01 (um) gerador de tensão quadrada 0/5Vpico e freqüência 50Hz; • 01 (um) resistor de 1kΩ;

• 01 (um) capacitor de 1µF

1.1. Medição forma de onda, na entrada do circuito.

• A medição da tensão de entrada com o osciloscópio é 1 divisão, como o ajuste do botão “volt/div” está em 5V/div, logo:

V = 5V.

• A medição do período de entrada no osciloscópio é 1 divisão, como o ajuste do botão “time/div” está em 20ms/div, logo:

T = 1div x 20ms = 20ms, isto é, a freqüência será f = 1/T = 50Hz.

5V / div

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

1.2. Medição na saída do circuito, sobre o capacitor C1.

• Para essa medição os ajustes do osciloscópio são: Botão “volt/div” = 5V/div

Botão “time/div” = 10ms/div.

• Sabemos que o tempo de carga ou descarga do capacitor é t = 5RC, logo o tempo de carga para este caso será:

t = 5 x 1x103_{x 1x10}-6_{= 5ms.}

• Analisando a forma de onda sobre o capacitor C1, ou seja, na saída do circuito teremos: Quando a tensão de entrada estiver no ciclo positivo, com uma duração de 10ms, o capacitor irá carregar até 5ms e depois permanecerá carregado por 5ms;

Quando a tensão de entrada estiver em zero, com duração de 10ms, o capacitor irá descarregar em 5ms e depois permanecerá em zero.

2. Circuito RC com freqüência de entrada 100Hz.

Dados:

• 01 (um) gerador de tensão quadrada 0/5Vpico e freqüência 100Hz; • 01 (um) resistor de 1kΩ; • 01 (um) capacitor de 1µF 5V / div 10ms / div

C1

1uF

100 Hz

V1

0/5V

R1

1k

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

2.1. Medição forma de onda, na entrada do circuito.

• A medição da tensão de entrada com o osciloscópio é 1 divisão, como o ajuste do botão “volt/div” está em 5V/div, logo:

V = 5V.

• A medição do período de entrada no osciloscópio é 2 divisões, como o ajuste do botão “time/div” está em 5ms/div, logo:

T = 2div x 5ms = 10ms, isto é, a freqüência será f = 1/T = 100Hz.

2.2. Medição na saída do circuito, sobre o capacitor C1.

• Para essa medição os ajustes do osciloscópio são: Botão “volt/div” = 5V/div

Botão “time/div” = 10ms/div.

• Sabemos que o tempo de carga ou descarga do capacitor é t = 5RC, logo o tempo de carga para este caso será: t = 5 x 1x103_{x 1x10}-6_{= 5ms.}

5V / div

5ms / div

5V / div

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms 50.00ms 60.00ms 70.00ms 80.00ms 90.00ms 100.0ms 5.000 V 4.000 V 3.000 V 2.000 V 1.000 V 0.000 V A: v1_1

• Analisando a forma de onda sobre o capacitor C1, ou seja, na saída do circuito teremos: Quando a tensão de entrada estiver no ciclo positivo, com uma duração de 5ms, o capacitor irá carregar completamente durante os 5ms;

Quando a tensão de entrada estiver em zero, com duração de 5ms, o capacitor irá descarregar completamente em 5ms.

Resultados simulados 3. Circuito RC com freqüência de entrada 50Hz.

Dados:

• 01 (um) gerador de tensão quadrada 0/5Vpico e freqüência 50Hz; • 01 (um) resistor de 1kΩ;

• 01 (um) capacitor de 1µF

3.1. Gráfico da tensão na entrada do circuito.

C1

1uF

50 Hz

V1

0/5V

R1

1k

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms 50.00ms 60.00ms 70.00ms 80.00ms 90.00ms 100.0ms 5.000 V 4.000 V 3.000 V 2.000 V 1.000 V 0.000 V A: c1_2

3.2. Gráfico de saída do circuito, sobre o capacitor C1.

t = 5 x 1x103_{x 1x10}-6_{= 5ms.}

• Analisando a forma de onda sobre o capacitor C1, ou seja, na saída do circuito teremos: Quando a tensão de entrada estiver no ciclo positivo, com uma duração de 10ms, o capacitor irá carregar até 5ms e depois permanecerá carregado por 5ms;

Quando a tensão de entrada estiver em zero, com duração de 10ms, o capacitor irá descarregar em 5ms e depois permanecerá em zero.

4. Circuito RC com freqüência de entrada 100Hz

Dados:

• 01 (um) gerador de tensão quadrada 0/5Vpico e freqüência 100Hz; • 01 (um) resistor de 1kΩ; • 01 (um) capacitor de 1µF

C1

1uF

100 Hz

V1

0/5V

R1

1k

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

4.1. Gráfico da tensão na entrada do circuito.

4.2. Gráfico de saída do circuito, sobre o capacitor C1.

t = 5 x 1x103_{x 1x10}-6_{= 5ms.}

• Analisando a forma de onda sobre o capacitor C1, ou seja, na saída do circuito teremos: Quando a tensão de entrada estiver no ciclo positivo, com uma duração de 5ms, o capacitor irá carregar completamente durante os 5ms.

Quando a tensão de entrada estiver em zero, com duração de 5ms, o capacitor irá descarregar completamente em 5ms.

Comparações

1 – Com freqüência de 50Hz:

Os circuitos experimental e simulado tiveram semelhança. O capacitor carregou-se no semi-ciclo positivo durante 10ms e a forma de onda uma curva, a tensão no capacitor é invertida e ele começa a descarregar, durante 10ms. Completado o ciclo a tensão do capacitor é 0V.

0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms 50.00ms 5.000 V 4.000 V 3.000 V 2.000 V 1.000 V 0.000 V A: c1_2 0.000ms 5.000ms 10.00ms 15.00ms 20.00ms 25.00ms 30.00ms 35.00ms 40.00ms 45.00ms 50.00ms 5.000 V 4.000 V 3.000 V 2.000 V 1.000 V 0.000 V A: v1_1

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PRÁTICA 01 – CIRCUITO RC

1 – Com freqüência de 100Hz

:

Os circuitos experimental e simulado tiveram semelhança. O capacitor carregou-se no semi-ciclo positivo durante 5ms e a forma de onda uma curva, a tensão no capacitor é invertida e ele começa a descarregar, durante 5ms. Completado o ciclo a tensão do capacitor é 0V.

Conclusão

Após a análise dos circuitos de forma experimental e através da simulação com o Circuit Maker, observamos que os resultados são praticamente iguais entre si e totalmente compatíveis com os resultados teóricos apresentados na revisão do assunto.