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CIRCUITOS ELÉCTRICOS
OBJECTIVO
Aprender a utilizar um osciloscópio e um multímetro digital. Conceito de resistência interna de um aparelho.
1. INTRODUÇÃO O multímetro digital que vai utilizar pode realizar cinco funções, entre outras: (i) Determinação de tenções contínuas (DC) (ii) Determinação do valor médio (RMS) de tensões alternadas (AC) (iii) Determinação de correntes DC (iv) Determinação do valor médio (RMS) de correntes AC (v) Medição de resistências
O esquema da Fig.1 mostra como montar a resistência de teste para medidas de tensão, corrente e resistência.
Figura 1 - Esquemas de montagem para medições de tensão, corrente e resistência Para medir uma tensão AC ou DC através de uma resistência coloque o selector no modo respectivo, e ligue a resistência em paralelo aos terminais do multímetro (Fig.1a). Para medir uma corrente AC ou DC através de uma resistência coloque o selector no modo respectivo, e ligue a resistência em série com o multímetro (Fig. 1b).
Para medir uma resistência coloque o selector no modo respectivo, e ligue-a directamente aos terminais do multímetro (Fig.1c). Nota: Antes de utilizar qualquer função, verifique que o multímetro mede zero quando curto-circuito. Quando utilizamos um multímetro no laboratório, assumimos frequentemente que se trata de um instrumento ideal, ou seja, que o aparelho de medida não tem qualquer influência sobre o circuito. Assim, um voltímetro ideal tem resistência interna infinita, de forma a não desviar corrente do circuito, e um amperímetro ideal tem uma resistência interna nula, de forma a não haver queda de tensão no seu interior devido à passagem de corrente. Isto não é verdade, pois um voltímetro ou amperímetro reais têm resistências internas bem determinadas. Na Fig. 2 estão representados esquematicamente um voltímetro e um amperímetro.
Figura 2 – Voltímetro e amperímetro reais
Ao ligar o voltímetro com resistência interna aos terminais de uma resistência R , a
resistência que passa a estar no circuito é o paralelo de R e (Fig. 2ª). Ao ligar o
amperímetro com resistência interna a um circuito em série com uma resistência R , a
resistência que passa a estar no circuito é a série de R a (Fig. 2b).
R V
R V
R a R a
3. EQUIPAMENTO
experimentais (utilize a Fig. 3 para traçar o gráfico). Determine o valor experimental de R (R=V/I).
Figura 3 – Medição indirecta da resistência
Tabela 2
Corrente (A) Tensão (V) 0.00 ±
0.20 ±
0.40 ±
0.60 ±
0.80 ±
1.00 ±
R= ± Ω
Figura 6 – Tensão (V) em função da corrente (A)
C. Monte o circuito da Fig. 5 (divisor de tensão), utilizando duas resistências R1=R2=3.3M Ω. Alimente o circuito com uma tensão de 10.0 V. Meça as tensões AA’ e BB’. Repita estas medidas utilizando o osciloscópio em vez do multímetro digital (Nota: neste caso o osciloscópio só mostra uma variação do sinal DC pois não há nenhum sinal AC introduzido). Mude agora para resistências R1=R2=4.7k Ω. Repita as medições efectuadas anteriormente. Atenção: as medidas de tensão devem ser feitas com precisão superior à centésima do volt!
Figura 5 – Esquema do divisor de tensão
completos do sinal sinusoidal ( Atenção: mantenha a base de tempo sempre calibrada). Meça a tensão em 10 instantes diferentes e preencha a Tabela 3. Faça ainda o gráfico de V em função do tempo, e marque no gráfico o período e a amplitude pico-a-pico. Indique bem as escalas utilizadas, bem como o erro na medida do tempo.
Tabela 3
Tensão (V) Tempo (ms)
Figura 6 – V em função de t no osciloscópio
5. ANÁLISE DOS RESULTADOS
A. Como compara os valores medidos das 5 resistências com os valores esperados? Estão todos dentro das tolerâncias especificadas?
B. O circuito da Fig. 5 é um divisor de tensão. A relação entre V^ AA 'e VBB^ ' é dada por:
' 1 2
2
BB ' R R VAA
R
V
Como compara os valores medidos para VAA’ e VBB’ com os valores calculados a partir dos valores de R 1 e R 2?
C. A Fig. 7 mostra o circuito da Fig. 5 mas com a fonte de tensão e o multímetro ligados. A partir deste esquema determine a resistência interna do multímetro ou do osciloscópio.
Figura 7 – Divisor de tensão com voltímetro ou osciloscópio real
A resistência interna do multímetro ou osciloscópio é dada por:
' 2 '(^12 )
' 1 2
V R V R R
R V RR
AA BB
i BB
Calcule Ri para o:
Multímetro: Ri = Ω
Osciloscópio: Ri = Ω
D. A partir dos dados da tabela da parte E, determine o período do sinal sinusoidal. Indique o erro do período na Fig. 6.
T = ± ms
