Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 – Título: Associação de resistores. 2 – Objetivos: Estudar as características de associações em série e em paralelo de resistores. 3 – Materiais utilizados: - Fonte de tensão variável DC (Kepco Programmable Power Supply modelo nº DPS 40 – 2M) - 02 multímetros (Minipa ET-2076) - Resistores (R1 = 560 Ω, R2 = 270 Ω, P = W) - Placa de conexão - Cabos 4 – Procedimento experimental: Parte 1: Primeiramente, foram escolhidos dois resistores, cujos valores nominais foram fornecidos pela professora. Medimos então o valor destes resistores com o auxílio do multímetro, na escala de ohmímetro. Anotamos os valores da tolerância, nominal e medidos com o multímetro na tabela 01. Conectamos então os dois resistores em série. Calculamos o resistor equivalente (Reqc), através da equação (I), utilizando os valores de R1 e R2 medidos anteriormente. Depois medimos o valor do resistor equivalente (Reqm). Os resultados também foram anotados na tabela 01. Sabendo a potência de cada resistor ( W), e os valores nominais dos resistores, calculamos a máxima tensão da fonte, através da equação (II), e escolhemos um valor abaixo desse (tensão da fonte). Colocamos então o valor escolhido na fonte, e como medida de segurança, medimos com o multímetro, na escala voltímetro, a tensão de saída da fonte. Montamos o circuito, de acordo com a figura 01. Medimos a tensão da fonte (VAD), a tensão sobre R1 (VAB) e a tensão sobre R2 (VDC), utilizando o multímetro Minipa na função voltímetro. Os dados foram anotados na tabela 02. Figura 01 – Ligação em série de uma fonte de tensão contínua e de dois resistores. Fonte: Material fornecido pela professora. Conectamos agora o multímetro, na escala de amperímetro, ao circuito da figura 01. Medimos a intensidade de corrente entre a fonte e R1 (IA), entre os dois resistores (IB) e entre R2 e a fonte de tensão (ID). Os valores foram anotados na tabela 02. Para registrar a influência do amperímetro no circuito, deixamos o multímetro, na escala de amperímetro, acoplado ao circuito, como mostra a figura 02. Medimos então as tensões na saída da fonte (VAD), na associação de resistores (VBD) e a corrente do circuito. Os dados foram anotados na tabela 03. Figura 02 – Ligação em série de uma fonte de tensão contínua, um multímetro (escala amperímetro) e de dois resistores. Fonte: Material fornecido pela professora. Com base nos dados, fizemos uma análise das características do circuito de resistores em série, levando em conta a intensidade de corrente no circuito, a tensão e a resistência equivalente. Verificamos assim se as expressões teóricas para este tipo de associação condizem com a prática. Parte 2: Agora, utilizando os mesmos resistores da parte 1, fizemos uma associação em paralelo. Calculamos, através da equação (III) e dos valores medidos de R1 e R2, o valor do resistor equivalente para esta associação (Reqc). Com o auxílio do multímetro, na escala ohmímetro, medimos este valor (Reqm). Os valores foram anotados na tabela 04. Repetimos o mesmo procedimento da parte 1, para calcular a máxima tensão da fonte. Escolhemos, novamente, um valor abaixo do calculado (tensão da fonte). Colocamos então o valor escolhido na fonte, e utilizando um multímetro, na escala voltímetro, por questões de segurança medimos a tensão de saída na fonte. Montamos o circuito, conforme ilustra a figura 03. Utilizando um multímetro, na escala voltímetro, medimos a tensão de saída da fonte (VAF) e as tensões em R1 (VBE) e R2 (VCD). Os dados foram anotados na tabela 05. Figura 03 – Ligação em série de uma fonte de tensão contínua e uma associação de dois resistores em paralelo. Fonte: Material fornecido pela professora. Agora, utilizando o multímetro na escala de amperímetro, medimos as intensidades de corrente entre a fonte e o nó B (IT), a que passa pelo resistor R1 (IR1), a que passa pelo resistor R2 (IR2) e a que sai após o nó E (IT). Os valores foram anotados na tabela 06. Com base nos dados registrados, fizemos uma análise das características do circuito de resistores em paralelo, discutindo o comportamento das intensidades da corrente no circuito, tensão e resistência equivalente. Exercício: Verificamos se o multímetro, na escala de amperímetro, influenciou o circuito nas seguintes situações: Situação 1 – com o amperímetro conectado no trecho AB, medimos IT, as tensões sobre a fonte de tensão (VAF) e na associação de resistores (VBE). Calculamos a resistência interna do amperímetro (ramp). Situação 2 – através dos cálculos, fizemos a seguinte suposição: que o amperímetro estivesse conectado para medir a corrente IR1, calculamos o valor da resistência equivalente (Req2) e a corrente total do circuito (IT2), considerando o valor de ramp obtido na situação 1. Os resultados foram anotados na tabela da situação 2. Situação 3 – com o amperímetro conectado para medir a corrente IR2, calculamos o valor da resistência equivalente (Req3) e a corrente total do circuito (IT2), considerando o valor de ramp, obtido na situação 1. Os resultados foram anotados na tabela da situação 3. 5 – Dados, resultados e discussões: Parte 1: Tabela 01 – Valores para R1, R2 e Req. Valor nominal Tolerância Valor medido Desvio R1 560 Ω 5% (28,0 Ω) 555,0 1,0 Ω 5,0 Ω R2 270 Ω 5% (13,5 Ω) 269,2 0,1 Ω 0,8 Ω Valor calculado Valor medido Req 824,2 Ω 824,0 Ω Lembrando que o valor do resistor equivalente calculado foi obtido através da equação (I), a partir dos valores de R1 e R2 medidos, e que os valores medidos estão dentro do nível de tolerância dos resistores. Os valores calculado e medido para Req são muito próximos, comprovando assim a teoria sobre este tipo de associação. O valor máximo de tensão na fonte, calculado através da equação (II), foi de aproximadamente 14 V. Por questões de segurança, escolhemos um valor menor para a tensão de saída na fonte (10 V). Tabela 02 – Valores de corrente e tensão para o circuito da figura 01. VAD VAB VCD IA IB ID 9,98 V 6,71 V 3,253 V 12,14 mA 12,14 mA 12,14 mA De acordo com a Lei das malhas, temos que Com base nos dados da tabela 02, verificamos que essa lei se aplica a associação de resistores em série, uma vez que o valor da tensão na fonte (VAD) é muito próximo à soma das tensões aplicadas sobre cada resistor (VAB e VCD): A pequena diferença entre os valores ocorreu devido à influência da resistência interna do amperímetro no circuito. Tabela 03 – Valores de corrente e tensão para o esquema elétrico da figura 02. VAD VBD VAD – VBD IA ramp 9,95 V 9,90 V 0,05 V 12,14 mA 6,07 10-4 Ω Com base nos dados da tabela 03, concluímos que de fato a resistência interna do amperímetro influenciou no circuito. Para tanto, calculamos o seu valor. Para a parte 1 do experimento, concluímos então que a Lei das malhas se aplica à associação em série de resistores, como havíamos dito no pré-relatório. Entretanto, possíveis desvios podem ocorrer na prática, devido à influência da resistência interna de componentes do circuito. Parte 2: O valor máximo de tensão na fonte, calculado através da equação (II), foi de aproximadamente 7 V. Por questões de segurança, escolhemos um valor menor para a tensão de saída na fonte (5 V). Tabela 04 – Valores de tensão para a associação em paralelo. VAF VBE VCD 4,95 V 4,95 V 4,95 V De acordo com a tabela 04, verificamos que todos os componentes do circuito encontram-se sob a mesma tensão. Tabela 05 – Valores de resistência e corrente para a associação em paralelo. Reqc Reqm IT IR1 IR2 IT 181,27 Ω 182 Ω 27,35 mA 8,87 mA 18,34 mA 27,35 mA Lembrando que o valor do resistor equivalente calculado foi obtido através da equação (III), a partir dos valores de R1 e R2 medidos. Os valores calculado e medido de Req para a associação em paralelo são muito próximos, comprovando assim a teoria sobre este tipo de associação. Com base na tabela 05, concluímos que a corrente se distribui entre os resistores, de maneira inversamente proporcional ao valor de sua resistência.De acordo com a Lei dos nós, ou seja, a soma algébrica das correntes que chegam ou saem de um nó é nula. Verificamos que essa lei se aplica à associação em paralelo de resistores, uma vez que a corrente total IT é muito próxima à soma das correntes que percorrem R1 e R2: IT = 27,35 mA IR1 + IR2 = 8,87 + 18,34 = 27,21 mA Novamente, a pequena diferença entre os valores se deve a influência da resistência interna do amperímetro no circuito. Situação 1 Situação 2 Situação 3 VAF VBE IT ramp Req2 IT2 Req3 IT3 4,98 V 4,93 V 27,35 mA 1,83 Ω 181,38 Ω 27,46 mA 182,01 Ω 27,36 mA Para a situação 1, concluímos que o amperímetro teve influência no circuito, uma vez que foi possível medir sua resistência interna, através da diferença de potencial observada nos terminais: VAF - VBE = 4,98 – 4,93 = 0,05 V ramp = = = 1,83 Ω Para a situação 2, concluímos que o amperímetro teve influência no circuito, uma vez que a corrente total não é a mesma, pois agora o amperímetro encontrava-se em série com R1. Cálculos: Para a situação 3, concluímos que o amperímetro teve influência no circuito, uma vez que a corrente total não é mesma, pois agora o amperímetro encontrava-se em série com R2.
Compartilhar