Semana 2 - Indutância e capacitância - circuitos RL e RC
Nesta etapa do experimento iremos conectar as grandezas fundamentais em elementos de circuitos como placas paralelas e bobinas a questões de ordem prática em circuitos elétricos, como capacitância e indutânica. Para isto estudaremos circuitos elétricos compostos de capacitores, indutores e resistores em correntes alternadas.
Figura 1 - circuito básico utilizado nesta experiência.
O circuito básico a ser utilizado é mostrado na figura 1. O elemento X pode ser ou um capacitor ou um indutor. No caso de capacitores, utilizaremos a década capacitiva mostrada na figura 2, onde é possível, através de botões, escolher o valor do capacitor a ser utilizado no circuito (você pode combinar valores de botões diferentes). No caso de indutores, usaremos as bobinas disponíveis no laboratório, conforme mostrado na figura 3.
Figura 2 - Década capacitiva.
Figura 3 - Bobinas que serão utilizadas com indutores.
Para medir a corrente elétrica no circuito, utilizaremos um resistor ôhmico disponível no laboratório (NÃO utilize a década resistiva! Ela não suporta muita corrente).
Para cada um dos dois elementos mostrados acima, sugerimos o seguinte procedimento:
- Monte o circuito apropriado. No caso do capacitor, escolha valores de capacitância de ordem de grandeza de alguns micro-faraday.
- Utilize um canal do osciloscópio para medida de corrente e o outro canal para medida de tensão no elemento X. TOME CUIDADO COM A QUESTÃO DO TERRA DO OSCILOSCÓPIO. O terra é comum aos dois canais e se colocados em pontos diferentes do circuito, há um curto-circuito que, em geral, inutiliza as medidas tomadas e pode danificar os equipamentos.
- Meça a amplitude de corrente (amplitude de tensão no resistor), amplitude de tensão no elemento X e fase entre a tensão e corrente entre os dois elementos em função da frequência da onda ajustada no gerador de áudio. Utilize frequências desde algumas dezenas de Hz até alguns kHz.
- NÃO USE MEDIDAS AUTOMÁTICAS DO OSCILOSCÓPIO. Estas medidas possuem particularidades que podem inviabilizar a correta análise dos dados. Meça os valores com os cursores do osciloscópio. Para isto, veja a Aula 2 deste link.
- Determine a amplitude de impedância \(Z_0\) para cada ponto medido. Faça os gráficos de \(Z_0\) e de fase em função de \(\omega\) e ajuste aos modelos apropriados. Compare os valores obtidos do ajuste aos valores nominais dos elementos de circuito utilizando os testes apropriados.