Circuito “tanque” Indutor-Capacitor

PEÇAS E MATERIAIS

• Osciloscópio
• Variedade de capacitores não polarizados (0,1 µF a 10 µF)
• Transformador abaixador (120V / 6 V)
• resistores de 10 kΩ
• Bateria de seis volts

O transformador de potência é usado simplesmente como um indutor, com apenas um enrolamento conectado. O enrolamento não utilizado deve ser deixado aberto. Um núcleo de ferro simples, indutor de enrolamento único (às vezes conhecido como choke ) também podem ser usados, mas tais indutores são mais difíceis de obter do que transformadores de potência.



REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 2, capítulo 6:“Ressonância”



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Para aprender como construir um circuito ressonante
• Para determinar os efeitos do tamanho do capacitor na frequência ressonante
• Para aprender como produzir antirressonância

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Se um indutor e um capacitor forem conectados em paralelo um com o outro, e então brevemente energizados pela conexão a uma fonte de tensão DC, as oscilações ocorrerão conforme a energia é trocada do capacitor para o indutor e vice-versa. Essas oscilações podem ser vistas com um osciloscópio conectado em paralelo com o circuito indutor / capacitor. Circuitos indutores / capacitores paralelos são comumente conhecidos como circuitos tanque .

Nota importante: Eu recomendo contra usando um PC / placa de som como um osciloscópio para este experimento porque tensões muito altas podem ser geradas pelo indutor quando a bateria é desconectada (“retrocesso” indutivo). Essas altas tensões certamente danificarão a entrada da placa de som e talvez outras partes do computador também.

A frequência natural de um circuito tanque, chamada de frequência ressonante , é determinado pelo tamanho do indutor e o tamanho do capacitor, de acordo com a seguinte equação:







Muitos transformadores pequenos têm indutâncias de enrolamento primárias (120 volts) de aproximadamente 1 H. Use esta figura como uma estimativa aproximada de indutância para o seu circuito para calcular a frequência de oscilação esperada.

Idealmente, as oscilações produzidas por um circuito tanque continuam indefinidamente. Realisticamente, as oscilações diminuirão em amplitude ao longo de vários ciclos devido às perdas resistivas e magnéticas do indutor. Indutores com alta classificação “Q” irão, é claro, produzir oscilações mais duradouras do que indutores de baixo Q.

Tente alterar os valores do capacitor e observe o efeito na frequência de oscilação. Você também pode notar mudanças na duração das oscilações, devido ao tamanho do capacitor. Já que você sabe como calcular a frequência de ressonância a partir da indutância e capacitância, consegue descobrir uma maneira de calcular a indutância do indutor a partir de valores conhecidos de capacitância do circuito (medida por um medidor de capacitância) e frequência de ressonância (medida por um osciloscópio)?

A resistência pode ser adicionada intencionalmente ao circuito - em série ou paralelo - com o propósito expresso de amortecer as oscilações. Este efeito da oscilação do circuito do tanque de amortecimento da resistência é conhecido como antirressonância . É análogo à ação de um amortecedor ao amortecer o solavanco de um carro depois de colidir com um solavanco na estrada.



SIMULAÇÃO DE COMPUTADOR





Esquema com números de nó SPICE:



R _perdido é colocado no circuito para amortecer as oscilações e produzir uma simulação mais realista. Um R inferior _perdido valor causa oscilações de vida mais longa porque menos energia é dissipada. Eliminar esse resistor do circuito resulta em oscilação sem fim.



Netlist (faça um arquivo de texto contendo o seguinte texto, literalmente):

 circuito tanque com perda l1 1 0 1 ic =0 rstray 1 2 1000 c1 2 0 0,1u ic =6 .tran 0,1m 20m uic .plot tran v (1,0) .end 

PLANILHA RELACIONADA:

• Planilha de ressonância
• Planilha de circuitos de filtro passivo
• Planilha de circuitos do oscilador