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1 ____________________________________________________________________________________________ Laboratório de Eletricidade - Professores André Lazzaretti / Fabiana Pöttker / Simone Crocetti / Carmen Rasera Fonte: Laboratório de Eletricidade e Eletrônica – Francisco Gabriel Capuano e Maria Aparecida Mendes Marino 24a Edição Experiência 06 – Teorema de Thévenin e de Norton Aluno: ________________________________ Data: ____/_____/________ 1. Objetivos de Aprendizagem deste Experimento A experiência 6 trata dos capítulos 14 e 15 do livro texto. Os objetivos deste experimento são: � Verificar, experimentalmente, o Teorema de Thévenin. � Verificar, experimentalmente, o Teorema de Norton. 2. Componentes Utilizados na Experiência 6 Neste experimento serão utilizados os seguintes resistores de 1/4W: 120Ω, 270Ω, 390Ω e 470Ω. Além destes resistores será utilizado um potenciômetro de fio de 1kΩ. Também será utilizada uma fonte de tensão variável 0V-12V, um protoboard e um multímetro digital. Antes da aula de laboratório cada aluno deve fazer os cálculos e preencher as tabelas com os valores teóricos, quando for o caso, além de montar no protoboard (deixar “jumpers” para as medidas de corrente) e simular cada circuito que será testado! 3. Experiência 3.1 Teorema de Thévenin Todo o circuito composto por elementos lineares pode ser substituído por uma tensão equivalente de Thévenin, Eth, em série com uma resistência equivalente de Thévenin, Rth, como mostra a figura 1. + - Eth Circuito Equivalente de Thévenin Rth Figura 1 2 ____________________________________________________________________________________________ Laboratório de Eletricidade - Professores André Lazzaretti / Fabiana Pöttker / Simone Crocetti / Carmen Rasera Fonte: Laboratório de Eletricidade e Eletrônica – Francisco Gabriel Capuano e Maria Aparecida Mendes Marino 24a Edição A tensão Eth corresponde à tensão entre dois pontos de um elemento específico, retirado do circuito. A resistência Rth corresponde à resistência equivalente entre as mesmas partes, considerando as fontes de tensão curto-circuitadas. Seja o circuito da figura 2 como exemplo. Para se obter o circuito equivalente de Thévenin para o resistor R4, primeiro se remove o resistor e determina-se a tensão em seus terminais, Eth, como mostra a figura 3(a). Para se obter a resistência equivalente de Thévenin, deve-se curto-circuitar a fonte de 10V, remover o resistor R4 e determinar a resistência equivalente em seus terminais, Rth, como mostra a figura 3(b). + - 10V R1=270Ω R2=120Ω R3=390Ω R4=470Ω B A + - VAB IR4 Figura 2 + - 10V R1=270Ω R2=120Ω R3=390Ω B A + - Eth R1=270Ω R3=390Ω B A Rth R2=120Ω (a) (b) Figura 3 Assim, para o resistor R4, temos na figura 4 o circuito equivalente de Thévenin: + - Eth Circuito Equivalente de Thévenin Rth R4=470Ω B A + - VAB IR4 Figura 4 3 ____________________________________________________________________________________________ Laboratório de Eletricidade - Professores André Lazzaretti / Fabiana Pöttker / Simone Crocetti / Carmen Rasera Fonte: Laboratório de Eletricidade e Eletrônica – Francisco Gabriel Capuano e Maria Aparecida Mendes Marino 24a Edição Para o circuito da figura 2 calcular VAB e IR4. Montar o circuito e medir VAB e IR4. Anotar os valores na Tabela 1. Simular o circuito e plotar as formas de onda de VAB e IR4, em função do tempo. Tabela 1: VAB_calculado [V] VAB_medido [V] IR4_calculado [mA] IR4_medido [mA] Para o circuito da figura 2, calcular Eth e Rth para o resistor R4. Medir Eth e Rth como indicado na Figura 3. Anotar os valores na Tabela 2. Tabela 2: Eth_calculado [V] Eth_medido [V] Rth_calculado [Ω] Rth_medido [Ω] Para o circuito equivalente de Thévenin do resistor R4, figura 4, calcular VAB e IR4. Montar o circuito, ajustando Rth com o potenciômetro e medir VAB e IR4. Anotar os valores na Tabela 3. Tabela 3: VAB_calculado [V] VAB_medido [V] IR4_calculado [mA] IR4_medido [mA] Com os valores obtidos nas tabelas 1 e 3 foi possível comprovar o teorema de Thévenin? Justifique. ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ 4 ____________________________________________________________________________________________ Laboratório de Eletricidade - Professores André Lazzaretti / Fabiana Pöttker / Simone Crocetti / Carmen Rasera Fonte: Laboratório de Eletricidade e Eletrônica – Francisco Gabriel Capuano e Maria Aparecida Mendes Marino 24a Edição 3.2 Teorema de Norton Todo o circuito composto por elementos lineares pode ser substituído por uma fonte de corrente equivalente, IN, em paralelo com uma resistência equivalente de Norton, RN, como mostra a figura 5. IN Circuito Equivalente de Norton RN Figura 5 A fonte de corrente IN corresponde à corrente que circula em um curto-circuito, substituindo um elemento específico do circuito. A resistência RN corresponde à resistência equivalente entre os pontos do mesmo elemento, sendo este retirado do circuito e com as fontes de tensão do circuito curto- circuitadas. Seja o circuito da figura 6 como exemplo. Para se obter o circuito equivalente de Norton para o resistor R4, primeiro se substitui o resistor R4 por um curto-circuito e determina-se a corrente de Norton, IN, que passa neste curto-circuito, como mostra a figura 7(a). Para se obter a resistência equivalente de Norton, deve-se curto-circuitar a fonte de 10V, remover o resistor R4 e determinar a resistência equivalente em seus terminais, RN, como mostra a figura 7(b). + - 10V R1=270Ω R2=120Ω R3=390Ω R4=470Ω B A + - VAB IR4 Figura 6 5 ____________________________________________________________________________________________ Laboratório de Eletricidade - Professores André Lazzaretti / Fabiana Pöttker / Simone Crocetti / Carmen Rasera Fonte: Laboratório de Eletricidade e Eletrônica – Francisco Gabriel Capuano e Maria Aparecida Mendes Marino 24a Edição + - 10V R1=270Ω R2=120Ω R3=390Ω B A IN R1=270Ω R3=390Ω B A RN R2=120Ω (a) (b) Figura 7 Assim, para o resistor R4, temos na figura 8 o circuito equivalente de Norton. R4=470Ω A + - VAB IR4 IN RN Circuito Equivalente de Norton Figura 8 Para o circuito da figura 6 calcular VAB e IR4. Montar o circuito e medir VAB e IR4. Anotar os valores na Tabela 1. (Pode utilizar os valores já calculados e medidos no item 3.1) Tabela 4: VAB_calculado [V] VAB_medido [V] IR4_calculado [mA] IR4_medido [mA] Para o circuito da figura 6, calcular IN e RN para o resistor R4. Medir IN e RN como indicado na figura 7. Anotar os valores na Tabela 5. Tabela 5: IN _calculado [mA] IN _medido [mA] RN_calculado [Ω] RN_medido [Ω] Para o circuito equivalente de Norton do resistor R4, figura 8, calcular VAB e IR4. Montar o circuito mostrado na figura 9 (equivalente ao circuito da figura 8), ajustando RN com o potenciômetro e também 6 ____________________________________________________________________________________________ Laboratório de Eletricidade - Professores André Lazzaretti / Fabiana Pöttker / Simone Crocetti / Carmen Rasera Fonte: Laboratório de Eletricidade e Eletrônica – Francisco Gabriel Capuano e Maria Aparecida Mendes Marino 24a Edição ajustando a fonte E de modo que por esta fonte circule uma corrente igual a IN. Medir VAB e IR4. Anotar os valores na Tabela 6. R4=470Ω B A + - VAB IR4 IN RN + - E Circuito Equivalente de Norton Figura 9 Tabela 6: VAB_calculado [V] VAB_medido [V] IR4_calculado [mA] IR4_medido [mA] Com os valores obtidos nas tabelas4 e 6 foi possível comprovar o teorema de Norton? Justifique. ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________