Um retificador em ponte com um filtro capacitivo tem uma tensão na carga de 15V (RMS) e de ondulação de 1V para uma resistência de carga de 680』. Qual a tensão em RMS no enrolamento do secundário? Qual deve ser o valor do capacitor de filtro? Considere diodos ideais.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um retificador em ponte com um filtro capacitivo onde a tensão na carga é de 15V (RMS) com uma ondulação de 1V e uma resistência de carga de 680 Ohms. Precisamos descobrir qual é a tensão RMS no secundário do transformador e qual deve ser o valor do capacitor de filtro. Para resolver isso, vamos usar conceitos de retificação de onda completa e como o capacitor influencia na estabilidade da tensão.
Passo 2
Vamos começar calculando a corrente na carga. A tensão RMS na carga é de 15V e a resistência é de 680Ω. Usamos a Lei de Ohm para encontrar a corrente:
Passo 3
Agora, precisamos determinar a tensão de pico no secundário do transformador. Em um retificador em ponte com diodos ideais (sem queda de tensão), a tensão DC (V_dc) é igual à tensão de pico (V_p). Porém, devemos considerar a ondulação da tensão. A tensão de pico é a tensão DC mais metade da ondulação:
Passo 4
Com a tensão de pico conhecida, podemos encontrar a tensão RMS no secundário do transformador. A relação entre a tensão de pico e a tensão RMS para uma onda senoidal é:
Passo 5
Por fim, vamos calcular o valor do capacitor de filtro necessário para manter a ondulação da tensão em 1V. A capacitância pode ser calculada usando a fórmula:
Assumindo que a frequência da rede é de 50 Hz, após a retificação em ponte, a frequência dos pulsos de carga é de 100 Hz. Então:
Resposta
A tensão RMS no secundário do transformador é aproximadamente 10,95 V e o valor do capacitor de filtro necessário é 220 μF.