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DEPARTAMENTO DE F´ISICA
LABORAT ´ORIO DE F´ISICA PARA ENGENHARIA
PR ´ATICA 10: AMPER´IMETRO (VIRTUAL)
Prof. Nildo Loiola Dias
10.1 OBJETIVOS
− Conhecer e utilizar a func¸ ˜ao amper´ımetro de um mult´ımetro digital; − Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando se varia a voltagem, mantendo constante a resistˆencia; − Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando se varia a resistˆencia, mantendo constante a tens˜ao aplicada.
10.2 MATERIAL
Simulac¸ ˜ao de um AMPER´IMETRO para realizar os procedimentos desta pr´atica: www.laboratoriovirtual. fisica.ufc.br/amperimetro.
10.3 FUNDAMENTOS
Nesta pr´atica aprenderemos a utilizar a func¸ ˜ao amper´ımetro do mult´ımetro digital. A medida de corrente el´etrica nessa pr´atica ser´a baseada no Mult´ımetro HYX DT830D (Figura 10.1). Observe que este mult´ımetro tem opc¸ ˜oes para medir tens˜oes cont´ınuas (DC), ou tens˜oes alternadas (AC), entretanto s´o tem escalas para medidas de correntes cont´ınuas.
Figura 10.1: Mult´ımetro HYX DT830D.
Fonte: Pr´oprio autor.
Embora esta pr´atica seja baseada em um modelo espec´ıfico de mult´ımetro digital, modelos diferentes de diferentes fornecedores ter˜ao func¸ ˜oes semelhantes, com pequenas variac¸ ˜oes nas escalas e `as vezes nos terminais de entrada. Aprendendo a usar este mult´ımetro vocˆe n˜ao dever´a ter dificuldades em utilizar outro modelo qualquer.
10.3.1 AMPER´IMETRO
O amper´ımetro ´e o instrumento utilizado para medidas de correntes el´etricas; para tanto, devemos abrir o circuito e inserir o amper´ımetro em s´erie, como mostra a Figura 10.2, de modo que a corrente a ser medida possa passar pelo instrumento.
Figura 10.2: Amper´ımetro em operac¸ ˜ao. Observe que o circuito foi aberto para a ligac¸ ˜ao do amper´ımetro em S ´ERIE.
Fonte: Pr´oprio autor.
Nesta pr´atica virtual usaremos um mult´ımetro digital cujo amper´ımetro apresenta 4 escalas diferentes para correntes cont´ınuas (Figura 10.3). Ao escolher a escala vocˆe deve tamb´em se certificar de que as pontas de provas est˜ao conectadas corretamente: ao terminal “COM” (negativo) deve ser conectada a ponta de prova preta (em nossa simulac¸ ˜ao o cabo preto est´a fixo no terminal “COM”, isso foi feito para facilitar a elaborac¸ ˜ao da programac¸ ˜ao), e ao terminal VΩmA deve ser conectada a ponta de prova vermelha (positivo). Para efetuarmos uma medida cujo valor nos ´e desconhecido, devemos por medida de precauc¸ ˜ao, colocar a chave seletora na escala mais alta e ir diminuindo, at´e atingir uma escala apropriada. H´a uma escala especial de 10 A. Essa escala deve ser utilizada para medidas de correntes maiores do que 0,2 A e menores do que 10 A, entretanto para a utilizac¸ ˜ao desta escala o cabo vermelho deve ser inserido na entrada superior (dentre as trˆes poss´ıveis) do mult´ımetro onde est´a indicado 10 A MAX (Figura 10.4).
Figura 10.3: Esca- las do amper´ımetro HYX DT830D.
Fonte: Pr´oprio au- tor.
Figura 10.5: Tela inicial da simulac¸ ˜ao AMPER´IMETRO.
Fonte: Pr´oprio autor.
10.4.1 PROCEDIMENTO 1: Utilizando o Amper´ımetro
1.1 Anote na Tabela 10.1 as escalas do amper´ımetro HYX DT830D, o intervalo de valores apropriado para medidas na escala correspondentes e o terminal (inferior, do meio ou superior) em que o cabo vermelho deve ser conectado:
Tabela 10.1: Escolha da escala apropriada para medidas de corrente el´etrica.
Escala Intervalo de valores de corrente el´etrica apropriado para medidas na escala
Terminal para o cabo vermelho
Fonte: Elaborado pelo autor.
10.4.2 PROCEDIMENTO 2: Medida de corrente el´etrica em func¸ ˜ao da tens˜ao aplicada em um circuito com resistˆencia constante 2.1 Considere o circuito da Figura 10.6, de maneira a poder medir a corrente atrav´es de um ´unico resistor R ligado a fonte de tens˜ao que pode ser regulada. Escolha na simulac¸ ˜ao o valor do resistor R 4 = 68 kΩ (na realidade quando escolhemos R 4 , todos os 5 resistores do circuito ter˜ao o mesmo valor NOMINAL, mas ter˜ao valores ligeiramente diferentes devidoa tolerˆancia). Conecte o AMPER´IMETRO como indicado na Figura 10.6 de modo que o circuito seja efetivamente formado por: um resistor, a fonte de tens˜ao e o AMPER´IMETRO. Figura 10.6: Circuito para medida da corrente em func¸ ˜ao da tens˜ao.
A B C D^ E F
R R R R R
A
E
Fonte: Pr´oprio autor.
2.2 Calcule o valor esperado para a corrente el´etrica m´axima (considerando R 4 e que ser´a utilizada uma tens˜ao de at´e 50 V) e indique a escala apropriada do AMPER´IMETRO para medir a corrente calculada. Anote.
Cálculo da corrente esperada e indicação da escala a ser utilizada:
2.3 Escolha no AMPER´IMETRO a escala apropriada para medir a corrente el´etrica calculada.
2.4 Regule inicialmente a fonte de tens˜ao para 10 V, anote na Tabela 10.2 a corrente el´etrica medida no amper´ımetro e calcule a raz˜ao V /I.
2.5 Regule a sa´ıda da fonte de tens˜ao de acordo com os valores indicados na Tabela 10.2. Anote, para cada tens˜ao, a corrente medida e calcule a raz˜ao V /I.
Tabela 10.2: Medidas de corrente el´etrica em func¸ ˜ao da tens˜ao aplicada (R = constante).
V (V) I (μA) V /I (kΩ) 10 20 30 40 50
Fonte: Elaborado pelo autor.
10.4.3 PROCEDIMENTO 3: Medida da corrente el´etrica em func¸ ˜ao da resistˆencia para um valor fixo da tens˜ao 3.1 Considere o circuito da Figura 10.7, de maneira a poder medir a corrente em func¸ ˜ao da resistˆencia para um valor fixo da tens˜ao aplicada. Escolha na simulac¸ ˜ao o R 2 = 9, 1 Ω. Observe que o circuito poder´a ser formado por 1,2, 3, 4 ou 5 resistores de mesmo valor nominal, mas que podem diferir ligeiramente uns dos outros devido `a tolerˆancia.
3.2 Regule a fonte de tens˜ao para 40 V.
Figura 10.7: Circuito para medida da corrente em func¸ ˜ao da resistˆencia.
A B^ C D^ E^ F
R R R R R
A
E 40 V
Fonte: Pr´oprio autor.
3.3 Calcule o valor esperado para a corrente el´etrica m´axima. A corrente ser´a m´axima quando o circuito for formado com apenas um resistor efetivamente conectado.
- Considere que o amper´ımetro do mult´ımetro HYX DT830D foi inserido em s´erie no circuito da quest˜ao anterior como mostra a Figura 10.9.
Figura 10.9: Circuito para a quest˜ao 3.
R 1
R 2
R 3
A
Fonte: Pr´oprio autor.
Determine a escala apropriada e o valor esperado da corrente medida.
- Fac¸a o gr´afico de V (eixo-y) versus I (eixo-x) com os resultados da Tabela 10.2.
- O que representa o coeficiente angular do gr´afico da quest˜ao anterior? Justifique.
- Fac¸a o gr´afico de I (eixo-y) versus R (eixo-x) com os resultados da Tabela 10.3.
- Considerando os dados obtidos na Tabela 10.2, calcule a potˆencia m´axima dissipada pelo resistor no “experimento”. Indique os valores utilizados no c´alculo.
