Construindo um Circuito Tanque Ressonante: Indutor, Capacitor e Insights Práticos

PEÇAS E MATERIAIS

• Osciloscópio (compatível com alta tensão)
• Capacitores não polarizados (0,1 µF–10 µF)
• Transformador de força step-down (120 V / 6 V) – use apenas um enrolamento como indutor
• Resistores de 10 kΩ
• Bateria de 6 V

O transformador funciona apenas como indutor; deixe o enrolamento não utilizado aberto. Se um choke dedicado estiver disponível, pode substituir o transformador, mas chokes são menos comuns em kits de hobby.

REFERÊNCIAS CRUZADAS

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, capítulo 6: "Ressonância"

OBJETIVOS DE APRENDIZADO

• Construir um circuito tanque ressonante
• Entender como o valor do capacitor influencia a frequência ressonante
• Aprender a introduzir antirressonância (amortecimento) no circuito

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRAÇÃO

INSTRUÇÕES

Conecte um indutor e um capacitor em paralelo. Energize brevemente a rede com uma fonte DC (bateria). A energia armazenada alterna entre o campo elétrico do capacitor e o campo magnético do indutor, produzindo oscilações amortecidas. Observe a forma de onda em um osciloscópio ligado no tanque.

Nota de Segurança: Evite usar PC ou placa de som como osciloscópio. O retorno indutivo pode gerar tensões que facilmente danificam entradas de áudio sensíveis.

A frequência natural (ressonante) de um circuito tanque é dada por:

Para muitos transformadores de força pequenos, a indutância do enrolamento primário é cerca de 1 H; use isso como ponto de partida ao estimar frequência de oscilação. Indutores de Q mais alto sustentarão oscilações por mais tempo.

Experimente variando o valor do capacitor. Registre as mudanças de frequência e tempos de decaimento resultantes. Com uma capacitância conhecida (de um medidor) e frequência ressonante medida (do osciloscópio), você pode rearranjar a fórmula para resolver a indutância:

$$L = \frac{1}{(2\pi f)^2 C}$$

Adicionar resistência intencional — seja em série ou paralelo — introduz antirressonância, amortecendo as oscilações similarmente ao amortecedor de um carro.

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

O esquemático inclui um resistor parasita (R_stray) para imitar perdas do mundo real. Reduzir R_stray prolonga o decaimento, enquanto removê-lo leva a oscilação perpétua.

Netlist para Simulação SPICE

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

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