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ELTA10A - Laboratório Circuitos e Eletrônica LAB1S UNIFEI – IESTI 1 EXPERIÊNCIA NO1S: SIMULAÇÃO TEMA: LEI DE OHM; DIVISOR TENSÃO E CORRENTE Nome do Aluno: MATIAS DA SILVA CAMPOS Matrícula: 2021025776 Itens necessários para esta experiência: Software Kicad instalado 1. Baixando e Instalando o Kicad: O software Kicad será utilizado nesta disciplina. Simulação em outro programa não será aceitável. O Kicad é gratuito e possui diversas funcionalidades que serão úteis não só em nossa disciplina, mas também em outras ao longo do curso. Veja o tutorial disponibilizado pela professora com o passo a passo para baixar o Kicad. 2. Lei de Ohm A aplicação de resistores em circuitos elétricos é diretamente relacionada a um conjunto de leis físicas, chamadas de leis de Ohm, que estabelecem relações entre grandezas elétri- cas e resistividade de um elemento resistivo. Esse conjunto de leis é formado pelas chama- das primeira e segunda leis de Ohm. A primeira lei de Ohm estabelece que a passagem de corrente elétrica por um elemento resistivo induz uma queda de potencial (tensão) sobre esse elemento. Essa queda é direta- mente proporcional tanto à resistividade desse elemento quanto à amplitude de tal corrente. De uma forma geral, dado um elemento resistivo com resistividade de amplitude R, a queda de tensão U entre seus terminais devido à passagem de corrente I, como o exemplificado na Figura 1 e equação (1): Figura 1: Representação da primeira lei de Ohm (1) As unidades da queda de potencial U e da corrente I são V, de Volt, e A, de Ampère, respectivamente. Desta forma, se for aplicada uma análise dimensional à equação (1), pode - se definir a corrente I através de um elemento resistor de resistividade R com sendo a cor- rente obtida quando tal elemento é submetido a um potencial U. Por convenção , o fluxo dessa corrente caminha no sentido do maior potencial para o menor potencial (símbolos ‘+’ e ‘–‘ na Figura 1, respectivamente). Em circuitos eletrônicos, a amplitude dessa corrente costuma ser da ordem de microampère (µA, ou 10 -6 A) a miliampere (mA, ou 10-3A). Já em circuitos ELTA10A - Laboratório Circuitos e Eletrônica LAB1S UNIFEI – IESTI 2 elétricos, tal amplitude pode assumir de unidades de ampère a dezenas ou mesmo centenas de ampères. A queda de tensão U sobre um elemento resistivo é devido ao consumo de energia necessário para que a corrente elétrica (fluxo de elétrons) possa transpor a barreira resistiva. A segunda lei de Ohm estabelece que a resistividade elétrica R é uma propriedade de corpo de um elemento resistivo. Ela é caracterizada pelo material que forma tal corpo e por sua geometria. Em linhas gerais, ela é obtida pelo equacionamento (2), com ρ sendo a resis- tividade por unidade de comprimento, L, o comprimento do elemento, e S, a área de sua secção transversal. (2) 3. Divisor de Tensão Monte o circuito da Figura 2 no simulador Kicad. Preencha a tabela 1 com os valores calculados e valores simulados de tensão, corrente e resistência equivalente do circuito. Figura 2: Circuito de Divisor de tensão TABELA 1: Valores Calculados Valores Simulados V1 12V 12V Corrente no circuito IS 2 mA 2mA Potencial do Ponto A VA 4w Potencial do Ponto B VB 8w Potencial do Ponto C VC 12w ddp no Resistor R1 VR1=VA-0V 2 v 2v ddp no Resistor R2 VR2=VB-VA 2v 2v ddp no Resistor R3 VR3=VC-VB 2v 2v Req 6 ohm 12/IS= 6 ohm + - 12V R3=3k IS R2=2k R1=1k C B A GND → Referência → 0[V] RRonde R V.R V TensãodeDivisordoLei eq eq n n ELTA10A - Laboratório Circuitos e Eletrônica LAB1S UNIFEI – IESTI 3 Ao obter todos os valores no simulador, dê um print da tela com os valores simulados e cole no quadro abaixo: FOTO: Simulação de todos os valores de tensão nos resistores do circuito Divisor de Corrente Agora monte o circuito da Figura 3. Lembre-se que para alterar o valor da fonte você deve entrar no campo “Editar Modelo Spice”. Figura 3: Circuito de Divisor de corrente ELTA10A - Laboratório Circuitos e Eletrônica LAB1S UNIFEI – IESTI 4 Preencher a tabela 2 com os valores solicitados calculados (pode usar regra do divisor de correntes) e valores simulados: TABELA 2 Valores Calculados Valores Simulados VS 6V 6,0v IS 3,278mA 3,278mA I1 6mA 6,0mA I2 3mA 3,0mA I3 2mA 2mA Req 1,83 ohm 6V/IS= 3,278 Ao obter todos os valores no simulador, dê um print da tela com os valores simulados e cole no quadro abaixo: FOTO: Simulação de todos os valores de corrente nos resistores do circuito da Figura 3 ELTA10A - Laboratório Circuitos e Eletrônica LAB1S UNIFEI – IESTI 5 4. Lei de Ohm Linearidade Agora monte o circuito da Figura 4, sendo Vs uma fonte DC (VDC da biblioteca Simula- tion_SPICE). Figura 4: Circuito resistivo simples (esquemático montado no Kicad) Você deverá alterar os valores da fonte DC de 2 a 12V conforme solicitado na TABELA 3 e simular obtendo o valor da corrente no resistor R3. Lembre-se de alterar o valor de Vdc entrando no campo “Editar Modelo Spice”. TABELA 3: VS [V] Valores Simulados de IS [mA] 2 1,0 4 2,0 6 3,0 8 4,0 10 5,0 12 6,0 Com os valores acima anotados, plote no gráfico abaixo os valores VS versus IS e co- mente sobre o que foi obtido. VS R3=2k + - IS ELTA10A - Laboratório Circuitos e Eletrônica LAB1S UNIFEI – IESTI 6 Comentário: É perceptível que o gráfico tem um comportamento linear, conforme a voltagem da FONTE aumenta, a tendência da amperagem é dobrar seu valor a cada posição, tornando o gráfico uma função linear ou afim.
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