Mudança de fase

PEÇAS E MATERIAIS

• Fonte de alimentação CA de baixa tensão
• Dois capacitores, 0,1 µF cada, não polarizados (catálogo Radio Shack # 272-135)
• Dois resistores de 27 kΩ

Eu recomendo capacitores de disco de cerâmica porque eles são insensíveis à polaridade (não polarizados), baratos e duráveis. Evite capacitores com qualquer tipo de marcação de polaridade, pois eles serão destruídos quando alimentados por CA!



REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 2, capítulo 1:"Teoria Básica de CA"

Aulas de circuitos elétricos , Volume 2, capítulo 4:"Reatância e impedância - capacitiva"



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Como as tensões CA fora de fase não são adicionadas algebricamente, mas de acordo com a aritmética vetorial (fasorial)

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Construa o circuito e meça as quedas de tensão em cada componente com um voltímetro CA. Meça a tensão total (alimentação) com o mesmo voltímetro. Você vai descobrir que as quedas de tensão não somam para igualar a tensão total. Isso se deve a mudanças de fase no circuito:a queda de tensão nos capacitores está fora de fase com a queda de tensão nos resistores e, portanto, os valores de queda de tensão não somam como seria de se esperar. Levando em consideração o ângulo de fase, eles fazem somam para igualar o total, mas um voltímetro não fornece medições de ângulo de fase, apenas amplitude.

Tente medir a queda de tensão em ambos os resistores ao mesmo tempo. Esta queda de tensão irá igual à soma das quedas de tensão medidas em cada resistor separadamente. Isso diz a você que as formas de onda de queda de tensão dos resistores estão em fase uma com a outra, uma vez que se adicionam de forma simples e direta.

Meça a queda de tensão em ambos os capacitores ao mesmo tempo. Esta queda de tensão, como a queda medida entre os dois resistores, irá igual à soma das quedas de tensão medidas em cada capacitor separadamente. Da mesma forma, isso indica que as formas de onda de queda de tensão dos capacitores estão em fase uma com a outra.

Dado que a frequência da fonte de alimentação é 60 Hz (frequência de energia doméstica nos Estados Unidos), calcule as impedâncias para todos os componentes e determine todas as quedas de tensão usando a Lei de Ohm (E =IZ; I =E / Z; Z =E / I). As magnitudes polares dos resultados devem estar de acordo com as leituras do voltímetro.



SIMULAÇÃO DE COMPUTADOR





Esquema com números de nó SPICE:



Os dois resistores de grande valor R _bogus1 e R _bogus1 são conectados através dos capacitores para fornecer um caminho CC para o aterramento para que o SPICE funcione. Esta é uma "correção" para uma das peculiaridades do SPICE, para evitar que ele veja os capacitores como circuitos abertos em sua análise. Esses dois resistores são totalmente desnecessários no circuito real.

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

 deslocamento de fase v1 1 0 ac 12 sin r1 1 2 27k r2 2 3 27k c1 3 4 0,1u c2 4 0 0,1u rbogus1 3 4 1e9 rbogus2 4 0 1e9 .ac lin 1 60 60 * Tensão em cada componente:. print ac v (1,2) v (2,3) v (3,4) v (4,0) * Tensão entre pares de componentes semelhantes .print ac v (1,3) v (3,0). 

PLANILHA RELACIONADA:

• Planilha de alimentação CA
• Planilha da fase AC