SIMULATOR
📚 Guia de Laboratório Passo a Passo
Use este simulador para entender como os cálculos de bancada são feitos no seu -.
📝 Como calcular no exercício:
1. Tensão (V): Veja o valor BY no simulador. É a altura da curva.2. Corrente (I): Divida a tensão pela resistência (Usamos 1000Ω). Ex: 5V / 1000 = 5mA.
3. Potência (P): Multiplique Tensão por Corrente. Ex: 5V * 5mA = 25mW.
🎯 Top 5 Exercícios de Bancada:
- Ponto de Tau: Mova o cursor até BY marcar 3.16V. Anote o ΔT.
- Carga Total: Mova o cursor até BY marcar 4.75V (95% de carga).
- Análise de Pico: Identifique o Vmax e Vpp no painel superior.
- Consumo: No modo RL, qual a corrente máxima atingida?
- Tempo de Subida: Meça o tempo (ΔT) de 0.5V até 4.5V.
🚀 Laboratório Prático: 20 Desafios de Bancada
01. Ajuste a fonte para 5V e confirme se o Vmax no simulador reflete este valor.
02. Calcule o Vpp visualmente contando os quadrados (divisões) na vertical.
03. Identifique o Vmin. Por que em um circuito de carga DC ele geralmente é 0V?
04. Mude para o modo RL e observe se o Vpp sofre alguma alteração inicial.
05. Defina a diferença entre Vmax e Vpp usando a tela do seu Rigol.
06. Posicione o cursor BX em 3.16V. O ΔT resultante é a sua constante τ.
07. Encontre o tempo necessário para atingir 95% da carga (4.75V).
08. Compare o tempo de carga do modo RC com o modo RL. Qual é mais veloz?
09. Se você dobrar a resistência (2kΩ), o que aconteceria com o ΔT medido?
10. Use os cursores para medir o tempo total de um ciclo (Período).
11. No ponto de 2.5V, qual a corrente (I) calculada pelo simulador?
12. Qual a potência máxima (P) dissipada quando a curva estabiliza em 5V?
13. Explique por que a corrente é máxima no início da carga e mínima no fim.
14. Calcule a potência média do circuito durante o intervalo de 0 a 1τ.
15. Verifique a relação: se a tensão dobra, a potência quadruplica? Teste a teoria.
16. Calcule a frequência manualmente usando a fórmula f = 1/T.
17. Alterne entre RC e RL e observe como a frequência simulada impacta a curva.
18. Meça o Rise Time: o tempo para a tensão subir de 10% para 90%.
19. Como o ruído (ripple) afetaria a leitura do seu Vmin na bancada real?
20. Desafio Final: Tente prever o valor de BY após 2 constantes de tempo e confirme no cursor.
Módulo 1: Medição de Tensão
01. Ajuste da fonte para 5V e confirmação de Vmax
- Passo 1: Configure a amplitude do gerador de funções ou fonte DC em 5V.
- Passo 2: Ative a medição automática no menu do simulador/osciloscópio.
- Fórmula: Vmax = Vtopo - Vterra
- Resultado: Vmax = 5.00V
02. Cálculo do Vpp visualmente
- Passo 1: Conte o número de divisões verticais da crista ao vale da onda.
- Passo 2: Multiplique pela escala vertical (Volts/Div) do osciloscópio.
- Fórmula: Vpp = Divisões Verticais × Volts/Div
- Cálculo: 5 div × 1 V/div = 5V
- Resultado: Vpp = 5.00V
03. Identificação do Vmin e comportamento em circuitos DC
- Passo 1: Localize o ponto mais baixo do sinal em repouso.
- Análise: Em circuitos DC de carga (como RC), o componente reativo inicia descarregado (tensão nula). Sem sinal alternado negativo, a referência inferior permanece no terra.
- Resultado: Vmin = 0.00V
04. Mudança para o modo RL e alteração inicial de Vpp
- Passo 1: Altere a topologia do circuito de RC para RL.
- Análise: O valor de Vpp total fornecido pela fonte não se altera. Contudo, a forma geométrica da curva de tensão se inverte no indutor, pois ele oferece reatância máxima instantânea no início do ciclo.
05. Diferença entre Vmax e Vpp usando o Rigol
- Passo 1: Observe os parâmetros numéricos simultâneos no display.
- Definição: Vmax mede o pico isolado até o ponto zero. Vpp mede a oscilação total entre o pico e o vale.
- Fórmula: Vpp = Vmax - Vmin
Módulo 2: Tempo e Resposta (Tau)
06. Cursor BX em 3.16V (Constante τ)
- Passo 1: Alinhe o cursor horizontal em 63,2% do valor máximo (3.16V).
- Passo 2: Cruze o cursor vertical BX neste exato ponto e verifique o intervalo de tempo.
- Fórmula: V(τ) = Vfonte × (1 - e⁻¹)
- Resultado: O ΔT resultante na tela equivale exatamente a 1τ.
07. Tempo necessário para atingir 95% da carga (4.75V)
- Passo 1: Posicione o cursor vertical no ponto onde a curva cruza 4.75V.
- Fórmula teórica: t = 3 × τ
- Resultado: O valor do cursor indicará aproximadamente 3τ.
08. Comparação de velocidade: modo RC vs modo RL
- Passo 1: Verifique as fórmulas de tempo para ambas as configurações.
- Fórmulas: τ_RC = R × C e τ_RL = L / R
- Análise: Será mais veloz o modo que apresentar o menor valor numérico de τ com os componentes adotados.
09. Efeito de dobrar a resistência (2kΩ) no ΔT
- Passo 1: Substitua o resistor de 1kΩ por um de 2kΩ no modo RC.
- Fórmula: τ' = (2 × R) × C = 2τ
- Resultado: O tempo medido dobrará de valor, tornando a resposta do circuito mais lenta.
10. Medição do Período (T)
- Passo 1: Posicione o cursor AX no início do ciclo e o cursor BX no início do ciclo seguinte.
- Fórmula: T = BX - AX = ΔT
- Resultado: ΔT equivale ao período total do sinal.
Módulo 3: Corrente e Potência
11. Corrente calculada no ponto de 2.5V
- Passo 1: Determine a queda de tensão no resistor em série (Exemplo considerando R = 1kΩ).
- Fórmula: I = (Vfonte - Vcap) / R
- Cálculo: I = (5V - 2.5V) / 1000Ω = 2.5V / 1000Ω
- Resultado: I = 2.50 mA
12. Potência máxima dissipada na estabilização (5V)
- Passo 1: Avalie a corrente residual após o fim do regime transitório.
- Fórmula: P = V × I
- Cálculo: P = 5V × 0A
- Resultado: P = 0.00 W (O capacitor carregado bloqueia o fluxo de corrente).
13. Comportamento da corrente na carga
- Análise: No instante inicial (t=0), o capacitor descarregado se comporta como um curto-circuito, concentrando toda a tensão da fonte sobre o resistor (corrente máxima). Ao atingir a carga completa, o componente atua como um circuito aberto (corrente mínima).
14. Potência média do circuito de 0 a 1τ
- Passo 1: Calcule a energia total armazenada dividida pelo intervalo de tempo.
- Fórmula: P_med = (1 / τ) × ∫ [V_resistor(t)² / R] dt
- Resultado: O valor integrado resulta em aproximadamente 43.2% da potência de pico inicial do resistor.
15. Relação Tensão vs Potência
- Passo 1: Modifique a tensão de entrada de 5V para 10V.
- Fórmula: P = V² / R
- Análise: Se a tensão dobra (2V), o fator quadrático gera (2)² = 4.
- Resultado: Teoria confirmada; a potência quadruplica.
Módulo 4: Frequência e Sinais
16. Cálculo manual da Frequência
- Passo 1: Use o período (T) obtido no item 10 (Exemplo para T = 1ms).
- Fórmula: f = 1 / T
- Cálculo: f = 1 / 0.001s
- Resultado: f = 1000 Hz (1 kHz)
17. Impacto da frequência na curva
- Análise: Se a frequência for muito alta, o período torna-se menor que o tempo necessário para carga (5τ). A curva de carga será interrompida precocemente, reduzindo a amplitude máxima real atingida pelo sinal.
18. Medição do Rise Time (Tempo de Subida)
- Passo 1: Posicione os cursores verticais nos limiares de 10% (0.5V) e 90% (4.5V) da amplitude máxima.
- Fórmula: t_r = t_90% - t_10%
- Resultado: O ΔT medido na tela será o tempo de subida.
19. Influência do ruído (Ripple) na bancada real
- Análise: O ruído elétrico sobrepõe componentes alternados de alta frequência no sinal contínuo. Isso faz com que a linha de base sofra flutuações rápidas, alterando as leituras instantâneas do Vmin para valores ligeiramente acima ou abaixo de zero.
20. Previsão de BY após 2 constantes de tempo (2τ)
- Passo 1: Calcule o valor percentual de carga teórica para duas constantes (86.47%).
- Fórmula: V(2τ) = Vfonte × (1 - e⁻²)
- Cálculo: V(2τ) = 5V × 0.8647
- Resultado esperado no cursor BY: 4.32V
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