O roteiro como a instituição entrega
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Abaixo você encontra o roteiro para as atividades práticas, que contarão com o uso do KIT Thomas Edison, KIT George Boole e simulações no Multisim Online.
Após realizar as experiências você deverá organizar os resultados em um relatório, conforme o modelo de relatório disponibilizado na disciplina e entregar o relatório em .pdf através de Trabalhos.
1. OBJETIVO
As atividades abaixo têm por objetivo aprofundar os conhecimentos apresentados na disciplina. São diversas experiências de diversos assuntos da disciplina, então inicialmente estude a parte teórica, assista aos vídeos práticos e então faça estas atividades.
2. MATERIAL UTILIZADO
Componentes
| Quantidade | Material Utilizado | Kit |
|---|---|---|
| 1 | Capacitores | Edison |
| 2 | Resistores | Edison |
| Quantidade | Descrição | Kit |
| 1 | Multímetro | Edison |
| 1 | Fonte simétrica | Edison |
| 1 | Protoboard | Edison |
| 1 | Fios diversos | Edison |
| 1 | Osciloscópio | Boole |
| 1 | Transformador | Boole |
| Termo de responsabilidade (Disclaimer): |
Os danos que os dispositivos e componentes possam vir a sofrer por falta de leitura dos documentos contidos nesta aula e nos manuais dos dispositivos e não cumprimento das recomendações contidas nos mesmos são de total responsabilidade do aluno.
3. INTRODUÇÃO
Abaixo você encontrará 5 atividades que envolvem cálculo, simulação e práticas utilizando os KITs.
4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Atividade 1 – Circuito RC
Para realizar esta atividade você deverá calcular, simular e fazer a prática com um circuito RC (verificar aula ao vivo disponibilizada na AULA 1 em caso de dúvidas). O circuito RC é mostrado abaixo:
Figura 1. Carga do circuito RC Figura 2. Descarga do circuito RC
O valor do resistor e do capacitor utilizados dependerá do número do seu RU, sendo:
R = primeiro dígito do RU * 1000 + segundo dígito do RU * 100 C = terceiro dígito do RU entre 1 e 4 = 1000 µF ou entre 5 e 9 = 2200 µF
R = 2 * 1000 + 1 * 100 = 2100 Ω (escolher o resistor mais próximo a este valor, sendo possível associar 2 resistores para obter um valor próximo). No meu caso escolhi o resistor de 1,5 kΩ em série com o resistor de 560 Ω, resultando em um resistor de 2060 Ω
Obs.: no caso de RU com número zero, substituir pelo número 9.
Primeiro passo: calcular o tempo de carga e descarga do circuito RC Segundo passo: simular o circuito RC no Multisim Online (https://www.multisim.com/) e apresentar os gráficos de carga e de descarga do capacitor. Para provar que foi você que fez, o resistor deve estar com o seu nome.
A imagem de carga, por exemplo, deve ser conforme demonstrado abaixo:
2 Verifique se foi simulado por tempo suficiente até o capacitor atingir a aproximadamente a tensão da fonte, ou seja, 12V.
Além da imagem de carga do capacitor, você também deverá demonstrar a simulação da descarga do capacitor. As duas imagens devem estar no formato da mostrada acima, onde tanto o circuito quanto a medição de tensão no capacitor são apresentadas lado a lado (usando a opção Split do Multisim).
Após realizar a simulação, você deverá fazer a prática deste experimento, utilizando o multímetro para acompanhar a tensão no capacitor. Você deverá informar no relatório qual foi o valor medido no multímetro após carregar o capacitor pelo tempo calculado no passo 1 e informar qual a tensão no capacitor ao descarregar ele pelo tempo informado no passo 1.
Para provar que você realizou esta atividade você deverá nos enviar uma foto onde apareça a protoboard, a fonte, o capacitor, o resistor e o multímetro. Em algum lugar da foto deve aparecer um papel com o seu RU.
Atividade 2 – Circuitos RLC
Realize a simulação no Multisim e compare com o resultado do Desmos (https://www.desmos.com/calculator?lang=pt-BR) dos 3 circuitos apresentados na aula ao vivo disponível na AULA 2.
Os resistores da simulação devem estar com o seu nome, como são 3, devem estar como Nome1, Nome2 e Nome3 (exemplo: Priscila1, Priscila2 e Priscila3) e o primeiro capacitor deve estar nomeado com o número do RU de cada aluno (o nome do capacitor, não o valor, pois o valor já é definido no exercício).
Você deverá apresentar abaixo uma imagem do Multisim no modo Split e uma imagem do Desmos, conforme demonstrado na aula ao vivo da AULA 2. A fim de demonstrar que foi você que fez, o título do gráfico no Desmos deve ser o seu nome, conforme demonstrado abaixo:
Atividade 3 – Transformada de Laplace
Coloque aqui o seu RU
| Q | W | E | R | T | Y | U | I |
|---|
Esta atividade prática depende do número do seu RU. Adicione o seu RU na tabela acima e substitua as letras dos exercícios pelos números do seu RU. Em caso de algum número ser zero, substitua-o pelo número 1.
Um exemplo de exercício resolvido pode ser visto na pág. 8 e pág. 9.
Você deverá entregar as 3 páginas com as respostas mais as folhas com as resoluções dos exercícios.
Você possui duas possibilidades:
- Completar as lacunas utilizando a ferramenta de Equações do Word e fazer o mesmo com a folha de cálculos.
- Anexar fotos (em boa qualidade) do seu caderno com a resolução dos exercícios.
Exercício 1: Utilizando expansão em frações parciais, resolva a Transformada de Laplace inversa abaixo.
Equação inicial Equação com os números do RU:
W∙s+T
L −1 { }(s + 2) ∙ (s + 3) ⋅ (s + 4) 4 Equação expandida em frações parciais Resposta da expansão em frações parciais Transformada de Laplace inversa da equação Inserir resolução completa aqui:
5 Exercício 2: Utilizando expansão em frações parciais, resolva a Transformada de Laplace inversa abaixo.
Equação inicial Equação com os números do RU:
R∙s+E
L −1 { }Equação expandida em frações parciais Resposta da expansão em frações parciais Transformada de Laplace inversa da equação Inserir resolução completa aqui:
6 Exercício 3: Utilizando expansão em frações parciais, resolva a Transformada de Laplace inversa abaixo.
Equação inicial Equação com os números do RU:
Y∙s
L −1 { }Equação expandida em frações parciais Resposta da expansão em frações parciais Transformada de Laplace inversa da equação Inserir resolução completa aqui:
EXEMPLO DE EXERCÍCIO RESOLVIDO:
| Coloque aqui o seu RU: | 2 | 0 | 4 | 5 | 3 | 5 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Q | W | E | R | T | Y | U | I |
Utilizando expansão em frações parciais, resolva a Transformada de Laplace inversa abaixo.
Equação inicial Equação com os números do RU:
W∙s+T 1∙s+3
| L −1 { | L −1 { | ||
|---|---|---|---|
| (s + 1) ∙ (s + 2) | (s + 1) ∙ (s + 2) | ||
| Equação expandida em frações parciais | |||
| s+3 | A | B | |
| L −1 { | } = L −1 { | ||
| (s + 1) ∙ (s + 2) | (s + 1) (s + 2) | ||
| Resposta da expansão em frações parciais | |||
| 2 | −1 | ||
| L −1 { | |||
| (s + 1) (s + 2) |
Transformada de Laplace inversa da equação 2 ∙ e −t − e −2∙t 8
Cálculos:
Inicialmente deve-se expandir a equação em frações parciais. Neste caso tem-se dois polos reais e diferentes, portanto:
| s+3 | A | B |
|---|---|---|
| (s + 1) ∙ (s + 2) (s + 1) (s + 2) |
Na sequência, utiliza-se o MMC, possibilitando cortar os denominadores dos dois lados:
s+3 A ∙ (s + 2) + B ∙ (s + 1) = (s + 1) ∙ (s + 2) (s + 1) ∙ (s + 2) s + 3 → A ∙ (s + 2) + B ∙ (s + 1) Depois foi feita a distributiva e isolou-se a variável s.
s+3 →A∙s+A∙2+B∙2+B s + 3 → s ∙ (A + B) + A ∙ 2 + B Com base na equação acima, pode-se concluir o sistema linear mostrado abaixo:
Com a resolução do sistema linear, pode-se concluir que A = 2 e B = −1.
Desta maneira pode-se reescrever a primeira equação como:
| s+3 | 2 | −1 |
|---|---|---|
| (s + 1) ∙ (s + 2) (s + 1) (s + 2) |
Agora é possível fazer a Transformada de Laplace inversa utilizando a tabela, de forma que:
| s+3 | 2 | −1 | |
|---|---|---|---|
| ℒ −1 { | } = ℒ −1 { | } + ℒ −1 { | |
| (s + 1) ∙ (s + 2) | (s + 1) | (s + 2) | |
| s+3 | 1 | 1 | |
| ℒ −1 { | } = 2 ∙ ℒ −1 { | } − ℒ −1 { | |
| (s + 1) ∙ (s + 2) | (s + 1) | (s + 2) | |
| s+3 | |||
| ℒ −1 { | } = 2 ∙ e −t − e −2∙t | ||
| (s + 1) ∙ (s + 2) | |||
| Atividade 4 – Potências |
Considere uma indústria com três máquinas, com as potências conforme demonstrado abaixo:
9 A Potência Ativa da primeira máquina (P1) depende do seu RU.
Observe que a segunda máquina possui potência reativa indutiva e a terceira máquina possui potência reativa capacitiva (demonstrada pelo sinal de menos).
A fonte possui valor eficaz de 220V e frequência de 60 Hz.
Calcule a potência aparente total (considerando as três cargas) e o valor da capacitância do banco de capacitores a ser adicionado para aumentar o fator de potência total da indústria para FP=0,96. Mostre todos os cálculos no relatório.
Atividade 5 – Transformador
Você deverá simular e montar na protoboard o transformador e um resistor (conforme aula ao vivo da AULA 11). O resistor R1 depende do seu RU, sendo:
R1 = segundo dígito do RU * 1000 + terceiro dígito do RU * 100
R1 = 1 * 1000 + 4 * 100 = 1400 Ω (escolher o resistor mais próximo a este valor, sendo possível associar 2 resistores para obter um valor próximo). No meu caso escolhi o resistor de 1,5 kΩ.
Obs.: no caso de RU com número zero, substituir pelo número 9 A entrada do circuito é a tensão da tomada de sua casa (observe que você deve alterar no transformador caso a entrada seja 127 V ou 220 V).
Primeiramente você deverá realizar os cálculos, preenchendo a coluna de valores calculados na tabela da página 12. Na sequência você deverá realizar a simulação, conforme a imagem abaixo.
10 A fonte deverá ter o valor da tensão da sua tomada (observe que no Multisim utiliza-se o valor de pico). O transformador deverá ter a relação de transformação da seguinte forma:
Configuração onde a tensão da Configuração onde a tensão da
Com base na simulação, preencha as informações da coluna “valores simulados no Multisim”.
Na sequência você deverá realizar a montagem na prática. Com o multímetro você deverá medir a tensão eficaz no primário e no secundário e preencher a coluna “valores medidos com o multímetro”. Após, com a ponteira de tensão do osciloscópio (presente no KIT Boole) você deverá medir a tensão no secundário e 11 apresentar um print da sua tela, onde deverá conter a medição de valor eficaz, valor de pico e frequência da forma de onda e preencha a coluna de “valores medidos com o osciloscópio”.
Apresente uma foto da montagem (transformador, protoboard, multímetro e tela do computador durante a medição), na sua mesa deverá ter um papel com o seu RU para provar que você realizou a montagem.
Valores
Medido Simulado no Medido Calculado osciloscópio Multisim multímetro KIT Tensão eficaz no primário ----------------- (V) Tensão eficaz do secundário (V) Tensão de
| pico do | ||
|---|---|---|
| primário (V) | ||
| Tensão de | ||
| pico do | ||
| secundário | ||
| (V) |
A tensão de entrada não deverá ser medida com o osciloscópio.
Obs.: todos os exercícios possuem alguma forma de comprovação de que foi você que fez (alguns dependem do RU ou precisam de fotos do experimento).
Atividades que não contenham essa comprovação não serão validadas.
Em caso de plágio de relatório, ele será imediatamente zerado pelo corretor.
Se surgir qualquer dúvida em relação aos exercícios, entre em contato com a tutoria da disciplina.
Sobre este texto
Transcrição do roteiro entregue pela instituição, com a estrutura preservada. Nenhum dado de professor, aluno ou contato aparece aqui — foram removidos antes da publicação. O texto está no ar para que você saiba o que a atividade pede antes de começar; ele não contém resolução.
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