Num circuito, um diodo ideal em série com um resistor R = 1,0 kO é alimentado por tensão senoidal…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Num circuito, um diodo ideal em série com um resistor R = 1,0 kO é alimentado por tensão senoidal v(t)=10·sin(2p·50 t) V. Descreva qualitativamente a forma de onda da corrente i(t) e da tensão no resistor v_R(t) e calcule o valor médio (corrente DC) e o valor eficaz (RMS) da corrente.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Com diodo ideal ocorre retificação meia-onda: o diodo conduz apenas quando v(t)>0. Assim i(t) = v(t)/R = (10·sin(2p·50 t))/1000 A para 0 < ?t < p e i(t)=0 para p < ?t < 2p; a tensão no resistor v_R(t) segue v(t) quando positiva e fica em 0 V quando v(t) é negativa. Valor médio (I¯) da corrente meia-onda: I¯ = Vm/(p·R) = 10 V /(p·1000 O) ˜ 3,18 mA. Valor eficaz (Irms) sobre o período: Irms = Vm/(2·R) = 10 V /(2·1000 O) = 5,0 mA. Apresente os gráficos de i(t) e v_R(t) mostrando condução em semiciclos positivos e nulidade nos semiciclos negativos, e explique os passos do cálculo integrando sin² e seno em um período.
Explicação
A análise do circuito com um diodo ideal revela que a corrente só flui durante os semiciclos positivos da tensão senoidal, resultando em uma forma de onda de corrente que é nula nos semiciclos negativos. O cálculo do valor médio e do valor eficaz da corrente considera a retificação meia-onda, utilizando as fórmulas adequadas para a tensão máxima e a resistência do resistor. A integração da função seno ao quadrado durante um período permite determinar o valor eficaz da corrente, refletindo a natureza da corrente alternada retificada.
Raio-X da questão
circuito com diodo e resistor
avaliacao
circuitos elétricos básicos · análise de diodos
Revisar as características de diodos e cálculos de corrente DC e RMS.
O aluno pode confundir a forma de onda da corrente com a tensão, não considerando o comportamento do diodo ideal em relação à polaridade da tensão aplicada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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