Kit de construção de circuitos CA – monte circuitos RLC

O que mostra

Um kit virtual de construção de circuitos para o tema corrente alternada: os alunos arrastam componentes da caixa de ferramentas para a bancada e ligam as pontas livres dos fios para formar qualquer circuito — em série, em paralelo, com várias fontes — em vez de apenas olhar um esquema impresso. O circuito é resolvido em tempo real pela análise nodal, então qualquer montagem dá leituras corretas.

Como usar

A tela Introdução tem uma fonte CA com amplitude e frequência ajustáveis, pilhas, resistores, lâmpadas e chaves: os elétrons vão e voltam, invertendo o sentido com a fonte, e as lâmpadas piscam conforme a potência instantânea. Um voltímetro, um amperímetro e dois gráficos em função do tempo têm pontas de prova que podem ser arrastadas para qualquer ponto do circuito. A tela Laboratório acrescenta capacitores, indutores, fusíveis, resistência interna, resistência dos fios e um cronômetro: coloque os dois gráficos no mesmo capacitor para ver i adiantada 90° em relação a u, ou em um indutor para ver i atrasada; use uma pilha e uma chave para medir o tempo que um capacitor leva para carregar até 63 % (τ = RC). Ao selecionar um componente, o painel de leituras mostra os valores simulados ao lado da solução fasorial: impedância Z = √(R² + (Z_L − Z_C)²), amplitude I₀ = U₀/Z e defasagem. Por exemplo, no circuito de exemplo R–L–C em série (R = 10 Ω, L = 5 H, C = 0,05 F, U₀ = 10 V), a frequência de ressonância é f₀ = 1/(2π√(LC)) ≈ 0,32 Hz; nela a corrente máxima chega a 1 A e fica em fase com a tensão; em 0,5 Hz a amplitude cai para cerca de 0,73 A e i fica atrasada cerca de 43°.

Parâmetros que você pode mudar

• Tela Introdução, Laboratório
• Circuito inicial (circuitos com capacitor/indutor abrem a tela Laboratório) Bancada vazia, Fonte CA + lâmpada, R–C em série (CA), R–L em série (CA), R–L–C em série (ressonância), Carga: pilha + chave + R + C, Indutor: pilha + chave + lâmpada + L
• Amplitude da tensão da fonte CA U₀ 0–120 V
• Frequência da fonte CA 0,1–2 Hz
• Tensão da pilha 0–120 V
• Resistência R 0–120 Ω
• Capacitância C 0,01–0,2 F
• Indutância L 0,1–10 H
• Resistividade do fio (Laboratório) 0–1 Ω/m
• Mostrar a corrente como Elétrons, Corrente convencional
• Estilo dos símbolos Realista, Esquemático
• Mostrar nomes dos componentes
• Mostrar valores dos componentes
• Mostrar voltímetro
• Mostrar amperímetro
• Mostrar gráfico tensão–tempo
• Mostrar gráfico corrente–tempo
• Mostrar cronômetro (Laboratório)

Perguntas para explorar

1. Por que uma lâmpada ligada a uma fonte CA de baixa frequência pisca duas vezes em cada ciclo?
2. Com os dois gráficos no mesmo capacitor, o pico de i aparece antes ou depois do pico de u? E em um indutor?
3. Em um circuito em série, a soma das amplitudes de tensão em R, L e C é igual à amplitude da tensão da fonte? Por quê?