UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

CAMPUS CATALÃO

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

LABORATÓRIO DE FÍSICA ІV

TERCEIRO – EXPERIMENTO

CIRCUITO RETIFICADOR DE MEIA ONDA

ALUNOS: JUNIOR CESAR DELFINO PEIXOTO, 080792.

CURSO: FÍSICA-LICENCIATURA

PROFESSOR: JALLES FRANCO

CATALÃO

2009

1. OBJETIVOS

Verificar as formas de ondas e valores de tensão fornecidos por um retificador de

meia onda, que alimentam uma carga R.

2. TEORIA BÁSICA

A tensão elétrica fornecida às instalações industriais, comerciais e residenciais

apresenta-se sob a forma alternada senoidal, com freqüência fixa. Existem diferentes razões

que fazem que este seja o padrão mundialmente adotado. Pode-se citar a racionalização no

dimensionamento dos condutores das redes de transmissão e distribuição, a adequação para a

transformação de níveis de tensão com o uso de transformadores, adequação ao acionamento

de motores de corrente alternada, etc.

Entretanto, muitas aplicações requerem o uso de tensão na forma contínua. A

título de exemplo, citam-se os aparelhos eletrônicos em geral, onde os circuitos são

invariavelmente alimentados em tensão contínua. Portanto, nos casos onde o uso de tensões

contínuas é requerido, se faz necessário a utilização de um dispositivo que transforme uma

tensão alternada senoidal em uma tensão contínua.

Este dispositivo é constituído por um circuito denominado de circuito retificador.

Assim, de uma forma geral, pode-se dizer que um circuito retificador caracteriza-se por

transformar um sinal alternado em um sinal contínuo, impedindo a mudança no sentido da

corrente elétrica.

Retificador de Meia Onda

Considere que os pontos A e C, na Figura 1.1, são os terminais de um

transformador que reduz a tensão da rede elétrica para um valor apropriado. Emprega-se um

transformador abaixador para que o valor médio da tensão retificada seja pequeno, adequado

à alimentação de circuitos eletrônicos.

Figura 1.1

A retificação de meia onda é feita com o uso de um único diodo retificador

conectado conforme mostra a Figura 1.1.

O diodo funciona como uma chave que está fechada quando ele está polarizado

diretamente (tensão no ponto A maior do que a tensão no ponto B) e está aberta quando a

polarização é reversa (tensão no ponto B maior do que a tensão no ponto A), como mostra a

Figura 1.2.

Figura 1.2

Assim, como a da tensão no resistor é uma imagem da corrente que passa por ele

(V=R.i), entre os pontos B e C (Figura 1.1) a tensão terá a forma dada pela Figura 1.3.

Figura 1.3

Esta forma de onda caracteriza a retificação de meia onda (o semi-ciclo negativo

é cortado). Os diodos são componentes eletrônicos que permitem a passagem da corrente

elétrica em um só sentido, bloqueando correntes vindas em sentido oposto.

Quando empregados no processo de retificação, um diodo é tipicamente

denominado retificador. Todo diodo tem uma polaridade. O pólo positivo e chamado de

anodo e o negativo de catodo. Fisicamente falando, todo diodo possui uma marcação (uma

faixa geralmente branca) próxima ao seu catodo (pólo negativo), conforme Figura 1.4.

Basicamente o retificador de meia onda, e construído com um único dispositivo

eletrônico retificador, o diodo, ligado em serie com a carga que se deseja alimentar. Veja Fig.

(1). Assim, obtém um sinal de tensão com sentido único (corrente direta), porem com

intensidade variável. Para obter um sinal com intensidade, praticamente constante, deve-se

acrescentar, ao dispositivo, um filtro de baixa freqüência (um capacitor C em paralelo com a

carga R).

Para o circuito da Fig. (1), tem-se como valor médio Vmedio e valor eficaz Vrms

de tensão na carga R:

(1)

Ao acrescentar um capacitor C, em paralelo com a carga R, melhora a variação

da tensão na carga. Mesmo assim, o sinal apresenta uma ondulação remanescente chamada

ripple e sua amplitude pode ser determinada matematicamente por:

(2)

Onde: I e a corrente elétrica que flui pela carga [A], f e a freqüência do sinal de

saída [Hz], C e a capacitância do filtro de saída [F], V a tensão media na carga [V] e R a

resistência de carga [ ].

Uma estabilização mais adequada e conseguida com o uso de um estagia

estabilizadora a zener ou CI’s reguladores de tensão.

3. RELAÇÃO DO MATERIAL

01 Fonte de tensão AC;

Osciloscópio (com duas pontas de prova);

01 Capacitor eletrolítico de (2200 μF, 1500 μF, 470μF);

01 Resistor de 2200 k, 820k, 270 k;

Fios e cabos de conexão elétrica;

Diodo 1N4007 ou equivalente;

Multímetro digital;

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Monte o circuito indicado na Fig. (2) e energiza-o. Verifique, com o

osciloscópio, as formas de ondas: na entrada do circuito acoplamento modo AC, na carga

modo DC e anote-as na tabela: (1) com seus respectivos valores de tensão ( e ) e

período (T). Meça também, com o voltímetro, a tensão media ( ) e a tensão eficaz (

) no resistor de R1.

Diagrama esquemático:

Fig. 2 – circuito retificador de meia onda sem filtro na saída.

Inverta o diodo, como indicado na Fig. (3). Execute os mesmos procedimentos

do item anterior. Anote os valores de tensão media ( ) e a tensão eficaz ( ) no resistor,

anote os valores tabela: (2).

Fig. 3 circuito retificador de meia onda sem filtro na saída com diodo invertido.

Monte o circuito indicado na Fig. (4) e energiza-o. Verifique, com o

osciloscópio, as formas de ondas na carga R: modo AC e tensão entrada modo

DC com seus respectivos valores de tensão ( e ) e período (T). Feito a leitura da

tensão modo DC e tensão de oscilação anote os valores na tabela (3).

Fig. 3 circuito retificador de meia onda com filtro na saída (C= ).

Mantenha o capacitor e troque o resistor de Rl, por urn de R2. Meça, com o oscilosc6pio, a tensão VR (DC) e a tensão de oscilação VONDpico (AC) e anote os valores na tabela: (3). Troque, agora, o resistor R2, por urn de R3 e repita o mesmo procedimento anterior. Faça o mesmo, sem carga na saida. Anote os valores na tabela: (3) para ambos os casos. Agora, monte o circuito somente com o resistor de R2 na saída. Troque o capacitor de filtro de Cl (cerca de 100 ) para C2, meça, com o osciloscópio, a tensão VR (modo DC) e a tensão de oscilação VONDpico (modo AC) e anote-os na tabela: (4). Repita o mesmo procedimento para um capacitor.

5. Dados obtidos

Tabela 1: Valores de tensão medidos com o voltímetro.

Valores de tensão na carga R1

Tensão Media na carga ( ) 3,20

Tensão Eficaz na carga ( ) 3,21

Diagrama 1: Formas de ondas na entrada e saída do circuito retificador de meia

onda, para .

Tabela 2: Valores de tensão medidos com o voltímetro.

Valores de tensão na carga R1

Tensão Media na carga ( ) -2,41

Tensão Eficaz na carga ( ) 2,98

Diagrama 2: Formas de ondas na entrada ( ) e saída ( ) do circuito retificador

de meia onda, para .

Tabela 3: Valores de tensão na saída do retificador, medidos com o

osciloscópio, para cargas de e e sem carga. Voltagem aplicada V=25V e

capacitor fixo de .

Valores de tensão para cargas diferentes e

capacitor de filtragem fixam em C

=2200

7,69 V

V

=8207,58 V

V

=2707,48 V

V

Sem carga7,89 V

V

Diagrama 3: Formas de ondas no resistor em função de t(s).

Diagrama 4: Formas de ondas no resistor em função de t(s).

Tabela 4: Valores de tensão na carga medidas com o osciloscópio, para

capacitores de , e .

Valores de tensão para capacitores de filtragem

diferentes e carga fixa em =820

=

V=25V

7,64 V

V

= 7,61 V

V=35V V

=

V=16V

7,63 V

V

6. Questões

1. Calcule Vmedio=VR e Vrms, se filtro na saída, e compare com os valores

medidos.

2. Calcule Vond, para cada caso. Qual a influencia na tensão de saída do retificador,

tensão media VR (DC) e tensão de oscilação Vond (AC), quando se aumenta o

valor de R, e de C.

2.1 Cálculos com capacitor fixo referentes à tabela (3)

2.2 Cálculos com resistência fixa referentes à tabela (4).

7. CONCLUSÃO

Este experimento foi de grande importância para melhor compreensão na

prática de do estudo feito em sala de aula. Foi constatação na prática a utilização do

diodo em um circuito de retificação de sinal, juntamente com filtragem para um sinal

mais próximo do “constante” na tensão da resistência de carga.

O destaque em questão para o aprendizado referente à implantação de

circuitos de retificação e filtragem de sinais para um valor determinado faz-se mais

que importante. Um fato muito importante ocorrido no experimento foi o

transformador disponibilizado para o experimento, em que a sua tensão de pico

(Vmáx) não atendia as exigências iniciais do experimento.

Vale lembrar que na maioria dos casos, alterando a resistência, o

medido teve um valor inferior ao medido no .

A observação do comportamento e das características destes três tipos

de circuitos retificadores baseados em diodos e o programo da filtragem é de exímia

importância para possíveis situações práticas em que seja necessário desenvolver

algum projeto em que a carga necessite de um determinado sinal próximo do

constante a partir de uma senoide de entrada. Assim sendo, conhecendo os três

tipos, pode-se dimensionar o circuito conforme as exigências e características

exigidas pela carga.

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Boylestad, R., Nashelsky, L., Dispositivos Eletr6nicos e Teoria de circuitos; Ed.

Prentice-Hall do Brasil- PHB, Rio de Janeiro, 1994.

[2] Albuquerque, Rômulo, Analise de Circuitos em Corrente Alternada, Ed. Erica São

Paulo, 1989.

[3] O'Malley, John, Analise de Circuitos, Editora Mc Graw Hill, São Paulo, 1993.

http://www.ee.pucrs.br/~terroso/AULA2.PDFhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_retificadorhttp://www.eletronica24h.com.br/cursoeletronica/cursoEN1/aulas/Aula003.htm