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CALIBRAÇÃO DE VOLTÍMETRO
1. INTRODUÇÃO
As medidas obtidas em laboratório nem sempre são exatas. Por diversas razões essas aferições podem ser diferentes do esperado. Nesse aspecto, têm- se o erro que é o resultado da subtração de uma medição por um valor tido como padrão. Existem diversos fatores que podem gerar um erro. Estes podem ser classificados em: -Erros sistemáticos: acontece quando a distribuição dos pontos deixa de apresentar oscilação em torno da média. São exemplos de erros sistemáticos:
- Erro sistemático instrumental: é resultado da má calibração do instrumento de medição.
- Erro sistemático ambiental: ocorre quando fatores do ambiente (como temperatura, umidade do ar e pressão) introduzem erros na medição. 3)Erro sistemático observatório: é fruto de pequenas falhas de procedimento ou de limitações do observador. -Erros acidentais ou aleatórios: Resultam de variações aleatórias nas medições, provenientes de fatores que não podem ser controlados, ou que, por algum motivo não foram controlados. -Erros grosseiros: são aqueles provenientes de falhas grosseiras do observador, como, por exemplo, engano na leitura e troca de unidade. Analisando de forma matemática, o erro absoluto de uma medição pode ser dado pela diferença entre o valor medido e o valor considerado padrão pelas literaturas especializadas. O valor padrão pode ser também conhecido como valor verdadeiro ou valor teórico, obtido através de cálculos antes das medições. Pode-se também usar uma média de todos os valores medidos e calcular o erro absoluto em relação a essa média. O erro relativo é dado pela divisão do valor do erro absoluto pelo valor considerado padrão ou pela média. Multiplicando este valor por 100 obtém-se o erro percentual relativo.
2. DESENVOLVIMENTO
2.1 PROCEDIMENTO TEÓRICO
O objetivo da experiência foi verificar o comportamento dos erros nas medidas que podem ser gerados por uso de um equipamento inadequado para a realização das medidas, observando os valores de erro absoluto, valores de erro percentual relativo, e as curvas que relacionam os valores padrão com os valores medidos.
2.2 METODOLOGIA
Foram ligadas a bancada e a fonte de tensão. Em seguida, conectou-se o voltímetro à saída da fonte para realizar a medição da tensão de saída desta. Após essa conexão, variou-se a tensão da fonte de 1 em 1 Volt , anotou-se os valores obtidos no voltímetro em uma tabela.
3. ANÁLISE DE RESULTADOS Tabela 1 – Tabela de dados Grandeza Padrão Medidor Erros Divisão Valor N N Medidor (∆V) Porcentagem 10 1 1 1,4 0,4 40% 20 2 2 2,6 0,6 30% 30 3 3 3,4 0,4 13% 40 4 4 4,4 0,4 10% 50 5 5 5,6 0,6 12% 60 6 6 6,8 0,8 13% 70 7 7 7,9 0,9 13% 80 8 8 9 1 13% 90 9 9 10 1 11% 100 10 10 13 3 30%
Gráfico 1 – Divisão x Padrão e Medidor
Gráfico 2 – Gráfico erro
- Calcular a reta de distribuição dos pontos.
Gráfico 1 – Tensão media x tensão fornecida
- Qual a faixa de erro do instrumento (médio, mínimo, máximo e percentual). R: O valor do erro médio é determinado pela fórmula:
Onde é o valor do erro médio, é o valor simulado na posição i, é o valor aferido na posição i, é o número de valores da amostra simulador e i representa o índice que determina a posição simulado.
Conforme os dados obtidos na Tabela 1, temos:
Erro mínimo:0,
Erro máximo: 3
O erro percentual é dado pela fórmula:
Seguindo os dados da Tabela 1, o cálculo de erro percentual será executado em todos os pontos:
Esperava-se que em todos os pontos o erro percentual fosse o mesmo. Essa diferença no resultado ocorre devido a não calibração do aparelho. Dessa forma, conforme mostrado, concluimos que o aumento do erro é inversamente proporcional ao aumento da tensão.
- Em função dos dados, qual a melhor faixa para se realizar as medidas de tensão?
R: A melhor faixa para se realizar a medição, ou seja, onde o erro é menor e consequentemente a medida mensurada está mais próxima da real, ocorre no valor de 4V.
- Calcular o desvio médio. R: O valor do desvio médio é equivalente ao do erro médio, dessa forma, como calculado na questão 1, o desvio médio vale 0,91.
- Calcular o desvio padrão. R: O desvio padrão é dado pela fórmula: .
Conforme os dados obtidos na Tabela 1, temos:
- Pesquisar sobre retas de calibração e classificar o instrumento. R: Para se calibrar um instrumento deve-se usar dois métodos estatísticos: verificar se o gráfico é linear ou não e encontrar a melhor reta que passa pelos pontos (regressão). Através da regressão linear iremos obter uma equação do tipo y=ax+b que nos dará a melhor aproximação dos pontos. Através dessa reta conseguimos valores do erro para a calibração do instrumento
- Identificar e classificar os erros encontrados no equipamento e o que poderia ser feito para corrigi-los. R: O erro encontrado foi sistemático, do tipo instrumental. Para corrigi-lo será necessário substituir o componente danificado ou mesmo, calibrar o aparelho. 4. Conclusão
Como o objetivo da experiência era observar o comportamento dos erros em uma medição, o multímetro usado na experiência estava descalibrado fornecendo uma taxa de erro media. Dessa forma, voltímetro utilizado para a
