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Prática 1 - Lei de Ohm., Manuais, Projetos, Pesquisas de Circuitos Elétricos

Análise de circuitos elétricos aplicando Lei de Ohm.

Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas

2019

Compartilhado em 22/08/2019

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Laborat´
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Turma 3
Mariana de Sousa Moura, UFPI; Prof. Dr. Aryfrance Rocha Almeida, UFPI
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Laborat´orio de Circuitos El´etricos I

Pr´atica 1 - Lei de Ohm

Turma 3

Mariana de Sousa Moura, UFPI; Prof. Dr. Aryfrance Rocha Almeida, UFPI

Resumo—Esta pr´atica trata-se da aferic¸ ˜ao do valor de cor- rente para diferentes valores de resistˆencia e fonte vari´avel de tens˜ao, al´em do estudo sobre C´odigo de Cores dos resistores e mensurac¸ ˜ao do valor real, com aux´ılio de instrumentos de medic¸ ˜ao de resistˆencia, comparando-se esses dados aos valores nominais de corrente calculados pela Lei de Ohm.

Palavras-chave—Lei de Ohm, resistores.

I. OBJETIVOS

Comprovar, analisar e compreender experimentalmente a 1ª Lei de Ohm, verificar com medic¸ ˜oes e com a interpretac¸ ˜ao de gr´aficos o funcionamento da 1ª Lei de Ohm.

II. INTRODUC¸ ˜AO

Resistˆencia ´e a capacidade dos materiais de limitar o fluxo de cargas el´etricas, ou seja, reduzir a passagem de corrente. O resistor ´e o componente de circuito capaz de desempenhar essa func¸ ˜ao. Este elemento por meio de seu valor de resistˆencia limita a passagem de corrente, provocando a queda de tens˜ao em seus terminais. Esse processo faz com que parte da energia el´etrica do circuito seja transferida para forma de calor. A unidade no sistema SI ´e ohm (Ω). O resistor tem seu valor ou resistˆencia e tolerˆancia determinados pelo C´odigo de Cores, de acordo com a Figura 1.

Fig. 1: C´odigo de Cores.

O resistor pode apresentar basicamente quatro ou cinco faixas com diferentes cores dadas pelo C´odigo de Cores, estando estas dispostas como na Figura 2.

Fig. 2: Faixas de cores em um resistor.

Uma das principais leis da eletricidade ´e a lei de Ohm. Esta lei foi desenvolvida e demonstrada pelo f´ısico alem˜ao Georg Simon Ohm, que estabeleceu a relac¸ ˜ao entre tens˜ao e corrente para um resistor. Ele demonstrou, a partir de experimentos, que a tens˜ao aplicada a um material condutor ´e diretamente proporcional `a corrente que passa por ele, levando a relac¸ ˜ao (1).

v = R · i (1)

onde:

  • v = tens˜ao ou diferenc¸a de potencial entre os terminais, medido em volts (V);
  • i = corrente que passa pelo material condutor, medido em Amp`eres (A);
  • R = resistˆencia oferecida pelo material condutor, que ´e medido em ohm (Ω). Como pode ser previsto por (1) o gr´afico da tens˜ao por corrente ´e linear e o coeficiente angular da reta representa a resistˆencia. Circuitos que n˜ao lineares n˜ao obedecem `a Lei de Ohm. A transformac¸ ˜ao de energia el´etrica em t´ermica em alguns materiais por efeito da resistˆencia pode causar danos a equipa- mentos ou circuitos, mas, em alguns casos, este aquecimento n˜ao ´e de todo ruim e tem diversas aplicac¸ ˜oes, tais como ferros de passar, fog˜oes e torradeiras. A Lei de Ohm ´e fundamental e permite a resoluc¸ ˜ao de circuitos que empregam elementos resistivos e fontes de tens˜ao e corrente. H´a importantes instrumentos de medic¸ ˜ao respons´aveis por medir em um circuito o valor da resistˆencia, diferenc¸a de potencial e corrente. O mult´ımetro, por exemplo, ´e capaz de medir tens˜ao, corrente e resistˆencia. Sua func¸ ˜ao ´e determinada pelas configurac¸ ˜oes do aparelho e de como ser´a conectado ao circuito. O ohm´ımetro ´e o modo do mult´ımetro capaz de medir resistˆencia. Deve-se retirar o elemento do circuito para que n˜ao haja interferˆencia dos outros elementos durante a medic¸ ˜ao. Um instrumento respons´avel por medir tens˜ao ´e o

volt´ımetro. Este deve ser conectado ao par de terminais do componente no circuito. Outro equipamento ´e o amper´ımetro. Este mede corrente. Conecta-se em s´erie ao componente a que se deseja medir a corrente que o percorre. ´E necess´aria durante as medic¸ ˜oes a selec¸ ˜ao da escala adequada.

III. MATERIAIS

  • Protoboard;
  • Fonte de tens˜ao DC vari´avel;
  • Mult´ımetro digital;
  • 5 resistores de 10 kΩ;
  • 5 resistores de 330 kΩ;
  • 5 resistores de valores diversos;
  • Jumpers.

IV. PROCEDIMENTOS

A. C´odigo de Cores e Medida de Resistˆencia

Com o aux´ılio de um ohm´ımetro, deve-se medir o valor de 5 resistores de 10 kΩ, observando-se a tolerˆancia dos mesmos. O mesmo procedimento deve ser realizado com resistores de 330 kΩ. Os dados devem ser anotados na Tabela I. Ainda na mesma tabela se apresenta a diferenc¸a de percentual entre o valor nominal e o valor medido para cada resistor de acordo com (2).

Delta(%) =

valor medido − valor nominal valor nominal

Tabela I: Valores medidos de resistores Resistor R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 Rmedia 10kΩ ∆% 330kΩ ∆%

A Tabela II representa o valor das tolerˆancias do resistores de 10kΩ e 330kΩ.

Tabela II: Tolerˆancia de resistores Resistor Tolerˆancia 10kΩ 330kΩ

Os valores medidos das resistˆencias devem variar dentro dos valores permitidos pela tolerˆancia indicada na cor da ´ultima faixa de cores do resistor. Essa diferenc¸a de valor nominal (ou valores ideal) e valor medido (ou valor real) ´e descrita pela diferenc¸a percentual. Dever˜ao ser medidos tamb´em os valor de resistores variados, anotando-se na Tabela III as cores, o valor nominal e o valores observado no ohm´ımetro.

Tabela III: C´odigo de cores Resistor Faixa 1 Faixa 2 Faixa 3 Faixa 4 Nominal Medido 1 2 3 4 5

B. Comprovac¸ ˜ao da Lei de Ohm

Durante o desenvolvimento da pr´atica ser´a montado o circuito, mostrado pela Figura 3, que apresenta uma fonte de tens˜ao vari´avel e um resistor. Como observado, h´a tamb´em um amper´ımetro e um volt´ımetro, aparelhos que far˜ao as devidas medic¸ ˜oes.

Fig. 3: Circuito referente a segunda parte da pr´atica.

Ser˜ao usados quatro valores diferente de tens˜ao e quatro valores de resistˆencia como indicados pela Tabela IV. Cada resistor dever´a ser conectado `a fonte de tens˜ao vari´avel, e para cada valor de tens˜ao e resistˆencia, deve-se medir a corrente (mA). A Tabela IV mostra os valores esperados de corrente para os diferentes valores das grandezas associadas, calculados utilizando-se a Lei de Ohm.

Tabela IV: Correntes obtidas em simulac¸ ˜ao(mA). Tens˜ao(V) 3 4.5 6 12 470 Ω 6.383 9.575 0.013 0. 1k5 2.000 3.000 4.000 8. 4k7 0.639 0.957 1.277 2. 10k 0.300 0.450 0.600 1.

A Tabela V representa a tabela de verificac¸ ˜ao que conter´a os valores de corrente medidos em laborat´orio por meio de um amper´ımetro.

Tabela V: Valores obtidos durante a pr´atica. Tens˜ao(V) 3 4.5 6 12 470 Ω 1k 4k 10k

Os gr´aficos tens˜ao versus corrente para cada resistor, como previsto, s˜ao lineares. A Figura 4, 5, 6 e 7 mostra o gr´afico V ×I para o resistor de 470Ω, 1k5Ω, 4k7Ω e 10kΩ, respecti- vamente.