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Relatório da prática experimental 3 (UFC)
Tipologia: Notas de aula
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Não perca as partes importantes!
Fortaleza, Ceará
2018
Relatório referente à prática sobre Voltímetro e Amperímetro no Curso de Licenciatura em Física Noturno da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para a obtenção de nota na disciplina de Eletricidade e Magnetismo 1 ofertada no semestre letivo 2018.2, sob a orientação do Professor.
Fortaleza, Ceará
Por fim, foram verificados os resultados obtidos por meio das medições, com os valores teóricos encontrados por meio dos cálculos, usando uma equação da eletrodinâmica tanto nos procedimentos como nos exercícios, que relaciona a tensão, com resistência e a corrente do circuito, assim, temos:
U = R x i (1)
Divisor de Tensão
Para prosseguir com as medições, montamos um divisor de tensão, pois queríamos dividir a tensão da fonte para um determinado resistor que foi chamado de Rx, as conexões do divisor de tensão, se baseavam em um cabo que ligava a fonte ao resistor e outro cabo ligava a fonte diretamente no potenciômetro, no qual também era ligado ao próprio resistor, pois ao variar a resistência do potenciômetro, estávamos regulando a tensão sobre o resistor a ser experimentado o Rx. Dessa forma, medimos a resistência do Rx por meio do ohmímetro, verificamos que marcava: 10,1 KΩ, tínhamos que deixar a fonte em 10 V, como já tínhamos feito isso antes, só conferimos com o voltímetro para ter certeza. Por fim, só montamos o circuito como foi especificado.
As medições se consistiam no que era especificado em tabela para R (^) x , fazendo os ajustes no potenciômetro, afim de medir o valor que era obtido de tensão sobre o potenciômetro (VAB ).
Tabela 2. Valores de Tensão para o procedimento.
V (^) RX (V) 9 7 5 4 V (^) AB (V) 0,85 V 2,91 V 4, 94 V
Podemos verificar que para o valor 4 do RX, não foi possível fazer a medição, pois o nosso potenciômetro não permitiu chegar nesse valor, assim, por conta dessa limitação do aparelho essa coluna ficou em branco;
Medida de Tensão alternada
Após os procedimentos para a corrente continua, nessa parte, passamos a estudar a corrente alternada, como estava na continua, ajustamos o multímetro para a corrente alternada, no qual a tensão medida é conhecida como VEF, em que teoricamente podemos encontrar seu
valor por meio da expressão: VEF = (2), essa equação vale para uma senóide, assim V (^) P é o
valor mais alto de tensão que faz a curva dessa senóide, no qual é chamado de pico, assim quando associamos a tensão eficaz (VEF) em um mesmo resistor que essa tensão da senóide, devemos encontrar dissipações de potencias iguais.
Portanto, para entender melhor, começamos na prática a verificar as correntes alternadas, por meio da mediação de tensões pedidas em tabelas, as tomadas de mesa e as saídas AC da fonte, indicando a escala usada para medir, qual o valor encontrado e por fim, calcular o valor de pico para cada um.
Para calcular o valor de pico é bem simples, pois pela equação mostrada, podemos perceber que o valor que não temos é o V (^) P , portanto se isolarmos ele, podemos aplicar os valores encontrados para VEF e por fim achar o valor de pico (da mesma forma para todos os casos), para o primeiro caso temos:
V (^) EF = VP ⇒ VP = x V (^) EF = x 220 = 311,13 V (3)
Tabela 3. Medidas de Tensão alternada.
PROCEDIMENTO 2: Utilizando o amperímetro.
Escalas do Amperímetro
Da mesma forma que os outros tipos de medidores que já trabalhamos, o amperímetro possui suas determinadas escalas e devem ser escolhidas de acordo com o necessidade de grandeza a ser medida, pois como os outros, se o valor a ser medido for maior do que a escala usada, ele não conseguirá fazer a medição, necessitando de uma nova regulagem.
Portanto, vimos quais escalas tinha nosso amperímetro e as anotamos tanto para corrente continua, como a alternada.
Tínhamos que pegar as medições da parte que fornecia os dados para um amperímetro, suas escalas eram: 20 μA, 200 μA, 2 mA, 20 mA, 200 mA, 2 A e 20 A para corrente continua (DC). 20 μA, 200 μA, 2 mA, 20 mA, 200 mA, 2 A e 20 A para corrente alternada (AC). Sendo as mesmas para o outro amperímetro.
Corrente em função da Tensão
Primeiro montamos o circuito adequado para fazer as medições, no qual usamos uma placa composta por 5 resistores e por meio dos cabos ligamos em uma extremidade, isolando um resistor R, na fonte de tensão, ligado a esse mesmo resistor estava ao amperímetro, pois queríamos medir os valores de corrente através desse resistor R que escolhemos. Para escolher a escalas que deveríamos usar, sabíamos que a tensão máxima é de 10 V e sabemos que o resistor tem 330 kΩ, pois é fornecido na prática, assim, podemos calcular a corrente máxima que tínhamos, afim de regular na escola adequada.
Para saber quanto de corrente eu vou ter, uso a relação U = R x i, isolando a corrente, temos: i = U / R, calculando: i = 10 / 330000 = 3,03 x 10 -5^ ou 30,3 μA
Portanto, descobrimos qual escala usar no amperímetro (200 μA), só terminamos de ajustar as tensões para que elas fossem aplicadas sobre nosso resistor, do modo que está indicado em tabela, afim de anotar os valores de tensões reais e das correntes obtidas.
Legendas sobre a Tabela 4:
Como as pilhas comuns tem em média 1,5 V, usaria a escala de 20 V.
b) alimentação do chuveiro elétrico
Como na maioria dos casos os chuveiros são alimentados com 110 V, usaria a escala de 200 V, mas existem casos de serem usadas as de 220, então usaria a escala de 1000 V.
c) bateria de um automóvel
Como em média a bateria de um automóvel exige uma tensão de 12 V, usaria a escala de 20 V.
2) Considere o circuito ao lado onde R 1 = 100 Ω e R 2 = R 3 = 200 Ω. Sabendo que a fonte está regulada em 10 V, determine a voltagem a que está submetido cada um dos resistores R 1 , R 2 e R 3.
Para iniciar, primeiro devemos saber qual é a resistência equivalente para todo o circuito, por tanto calcular o total das associações em série e em paralelo:
Req = R 1 + (R 2 × R 3 ) / (R 2 + R 3 )
Req = 200 + (300 × 300) / (300 + 300) = 350Ω
Encontramos para a resistência equivalente um valor de 350Ω
Agora devemos saber quanto tem de corrente passando no circuito, como sabemos que a tensão (U) é 10 V e a resistência acabamos de achar, temos:
U = R x i, isolando o i = U / R, para a intensidade de corrente elétrica.
i = 10 / 350 = 0,0285 A
Essa intensidade de corrente encontrada abastece todo meu circuito, significando que ele vai percorrer ele todo, portando podemos usar a mesma equação (U = R x i) para calcular o valor das tensões dos resistores, dessa forma, para o resistor 1:
U 1 = R 1 x i = 100 x 0,0285 = 2,85 V
Como sabemos que R 2 = R 3 , podemos dizer que os dois tem as mesmas intensidades de corrente e sabemos que a tensão total do circuito é 10 V, como já sabemos quanto vale R 1 = 2,85 V se fizemos uma relação entre os 3, podemos saber quando falta pra fechar a tensão total do circuito, afim de verificar R 2 e R 3 :
U 2 = U 3 = U (^) 23, assim: U 23 = 10 V – U 1 = 10 V – 2,85 V = 7,15 V
Assim, para os meus resistores R 2 = R 3 , temos uma tensão total de 7,15 V
3) Qual seria a potência necessária do potenciômetro usado no procedimento divisor de tensão para se obter uma tensão de 4 V sobre R 1
Deveria primeiro, termos uma tensão que fosse igual ou bem próxima de 6 V , pois o circuito tenderia a fechar os 10 V que são fornecidos pela fonte, dessa forma a resistência necessária. Como temos a resistência de RX e sabemos que a tensão para esse caso é de 4 V, para achar a corrente, temos: i = U / R
i = 4 / 10000 = 0,4 mA ou 400 μA. Portanto, como achamos a corrente, para achar o valor total de resistência que o potenciômetro deveria ter, fazemos a relação com a tensão que deveria ser encontrada de 6 V, assim, R = U / i
i = 6 / 0,0004 = 15 KΩ resistência do potenciômetro para obter 4 V sobre R (^1)
4) Considere que no circuito esquematizado ao lado: E = 10 V, R1 = 10 kΩ, R 2 = 500 Ω, R (^3) = 10 Ω.
a) Desenhe o circuito novamente, mostrando como você ligaria um amperímetro para medir a corrente fornecida pela fonte E.
Figura 1. Resposta da questão 4 (a). DIAS, Nildo Loiola – Eletricidade e Magnetismo I - Roteiro de Práticas – Voltímetro e Amperímetro, p 28 - Fortaleza – 2018.
Pois ao por o Amperímetro nessa local do circuito, se torna possível fazer a mediação da corrente vinda direto da fonte, pois eu abri o circuito e pus o amperímetro em série da forma correta que ele deve ser usado.
b) Faca um outro desenho mostrando como medir a corrente em R 1.
Figura 2. Resposta da questão 4 (b). DIAS, Nildo Loiola – Eletricidade e Magnetismo I - Roteiro de Práticas – Voltímetro e Amperímetro, p 28 - Fortaleza – 2018.
7) Faça um gráfico de I versus R com os resultados da Tabela 5.
Gráfico complementar em função de I versus 1/R, afim de caracterizar uma reta
No segundo procedimento usando o amperímetro, afim de verificar as medidas de corrente para os circuitos com as várias ligações pedidas na prática, primeiro em relação a tensão, nos quais os resultados não foram tão discrepantes e comparados com os valores reais tiveram pequenos percentuais de erros, que podem ser explicados por uma pequena descalibração dos multímetros e alguns deslizes no manuseio do aparelho, mas que não afetaram os resultados. A segunda relação já foi com a resistência, onde os resultados foram bem próximos aos esperados, com percentuais de erros bem pequenos. Por fim, ao analisar graficamente o comportamento dessas relações, junto com a resolução dos exercícios, foi possível verificar uma prática bem realizada.
