Exercícios Resolvidos de Conceitos Básicos de CA (Corrente Alternada)

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Enunciado

Dada a tensão senoidal v t = 50 cos ⁡ 3 t + 10 ° V , determine:

  1. A amplitude V m ;
  2. O período Τ ;
  3. A frequência f ;
  4. v ( t ) em t = 10 m s ;

Passo 1

Vamos pegar a expressão da forma de onda da tensão:

v t = 50 cos ⁡ 3 t + 10 ° V

E retirar as informações de acordo com o modelo:

Comparando a expressão com o modelo, descobrimos que:

  • A amplitude V m é igual a 50 V
  • V m = 50 V

  • A frequência angular ω é igual a 3
  • ω = 3   r a d / s

  • A fase é igual a 10 °

ϕ = 10 °

Passo 2

Então já respondemos a letra “a”, a amplitude é igual a:

V m = 50 V

Passo 3

A partir da frequência angular:

ω = 3   r a d / s

Vamos descobrir a frequência f   em H z , através da equação:

ω = 2 π f

Substituindo a frequência angular:

3 = 2 π f

Vamos isolar a frequência f de um lado da igualdade:

f = 3 2 π = 0,477 H z

Passo 4

Agora que já temos a frequência f , podemos encontrar o período Τ simplesmente fazendo a inversão:

Τ = 1 f

Vamos logo substituir a frequência que encontramos:

Τ = 1 0,477

Encontramos logo o período igual a:

Τ = 2,09 s

Não esquece da unidade em segundos!

Passo 5

Para encontrar a tensão no tempo t = 10 m s , vamos substituir esse valor de tempo na expressão da tensão:

v t = 50 cos ⁡ 3 t + 10 ° V

Substituindo o tempo

t = 10 m s = 10 ⋅ 10 - 3 s

Na expressão:

v 10 ⋅ 10 - 3 = 50 cos ⁡ 3 ⋅ 10 ⋅ 10 - 3 + 10

Realizando essa multiplicação:

v 10 ⋅ 10 - 3 = 50 cos ⁡ 0,03 + 10

Nós não podemos apenas somar os argumentos que estão dentro do cosseno, porque estão em unidades diferentes. Um está em graus e outra em radiano.

Vamos converter 0,03 r a d para grau. Para isso temos que multiplicar 0,03 por 180 / π :

0,03 ⋅ 180 π = 1,72 °

Então a expressão se torna:

v 10 ⋅ 10 - 3 = 50 cos ⁡ 0,03 + 10 → v 10 ⋅ 10 - 3 = 50 cos ⁡ 1,72 + 10

Somando as parcelas dentro do cosseno:

v 10 ⋅ 10 - 3 = 50 cos ⁡ 1 1,72

Calculando o cosseno de 1 1 , 72 :

cos ⁡ 1 1 , 72 = 0,9 79

Substituindo esse resultado na expressão do cálculo da tensão que estamos fazendo:

v 10 ⋅ 10 - 3 = 50 ⋅ 0,9 79

Chegamos ao resultado:

v 10 m s = 4 8 , 96 V

Acabou a questão! Chegamos aos resultados!

Resposta

  1. V m = 50 V
  2. Τ = 2,09 s
  3. f = 0,477 H z
  4. v 10 m s = 48,96 V