Semana 3 - Medida da curva característica de um resistor em um circuito em série alimentado por corrente alternada (AC)
A proposta para esta semana é montar o circuito elétrico proposto na figura 1, abaixo, medir o valor de RX em função da frequência do gerador e compará-lo com o valor esperado.
Figura 1 - Circuito elétrico para medida de RX em função da frequência.
Em qualquer medida de grandezas num laboratório, elétricas (ou outras quaisquer) é necessário saber a precisão, a confiabilidade e o erro experimental da medida.
Para o caso de medidas de grandezas elétricas deve-se:
- Ter instrumentos de medida apropriados.
- Conhecer os instrumentos: suas características e limitações.
- Ter fontes de alimentação apropriadas.
- Projetar um circuito conveniente para o que deseja.
Prepare-se para o experimento (Pre-Lab)
Antes de proceder à tomada de dados é necessário fazer um planejamento adequado. Parte deste planejamento pode ser feito fora do laboratório e isto pode economizar um tempo enorme durante a tomada de dados.
A proposta é medir a resistência de um resistor comercial simples cujo valor nominal é \( RX = 100 \, \Omega \) associado em série com outro resistor comercial cujo valor nominal é \( R1 = 220 \, \Omega\) em função da frequência. Para isto você terá à disposição um gerador de função e um osciloscópio. Considerando o resistor como ideal, faça o gráfico esperado para RX em função da frequência.Realizando o experimento
No laboratório você terá à disposição vários equipamentos. Antes de iniciar a tomada de dados, verifique se os equipamentos estão funcionando corretamente. Para isto:
- Teste o gerador de função e o osciloscópio. Conecte a saída do gerador ao osciloscópio. Altere a amplitude e a frequência do sinal do gerador e verifique se é possível a sua detecção com o osciloscópio.
- Antes de fazer qualquer medida envolvendo resistores, verifique se eles não estão queimados. Meça os valores das resistências com o ohmímetro. Nunca confie nos valores nominais impressos nos resistores.
- Verifique se os cabos não estão danificados, se os conectores parecem estar em ordem e se não há nenhum defeito mecânico aparente.
Medidas
Vamos medir o valor do resistor RX em função da frequência do sinal do gerador.- Conecte a saída do gerador de função diretamente ao osciloscópio e ajuste o sinal do gerador para ter 15 V pico-a-pico.
- Monte o circuito e meça alternadamente, com o osciloscópio, o valor da tensão sobre o resistor \(RX = 100 \, \Omega\) e \(R1 = 220 \, \Omega\). Tome cuidado, em cada caso, com a localização do terra do circuito.
- Utilize o resistor \(R1 = 220 \, \Omega\) para determinar a corrente através do circuito e em seguida o valor da resistência de RX.
- Repita esse procedimento para frequências variando desde 1 kHz até aproximadamente 3,5 MHz (frequência máxima fornecida pelo gerador). Para isso é necessário utilizar as diferentes escalas de frequência do gerador.
- Os valores de tensão e frequência devem ser medidos diretamente no osciloscópio.
- Faça um gráfico de RX em função da frequência e compare com o esperado para um resistor ideal. Comente os seus resultados.