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Universidade Federal do Piauí Centro de Educação Aberta e a Distância Curso de Licenciatura em Física Francisco Jociel Alves dos Santos Laboratório de Física Moderna Prática III - Indução Objetivos - Analisar as relações de transformação de tensão, quando é usada a lei de Faraday e bobinas com espiras diferentes na entrada e saída do dispositivo. - Analisar as mudanças que ocorrem no circuitos quando outros dispositivos são acoplados a saída. Material utilizado • Placa de ensaio; • Bobinas; • Lâmpada; • Multímetro; • Transformador. Procedimento experimental 1. CONECTANDO OS FIOS DO TRANSFORMADOR Conecte os fios do transformador na placa de ensaio e conecte o multímetro nos terminais 1 e 2 da placa de ensaio. Ligue o multímetro em 200 VAC. É importante que a tensão seja alternada, porque? Porque o transformador é de corrente alternada 2. ACIONANDO O INTERRUPTOR S1 Acione o interruptor S1 e observe o nível de tensão fornecida para a bobina 1. Desative o interruptor S1. 3. TROCANDO A CONEXÃO DO MULTÍMETRO I Desconecte os cabos do multímetro e conecte-os nos terminais 3 e 4 da placa de ensaio. Acione o interruptor S1 e verifique o nível de tensão exibido no multímetro. Todas as vezes que os terminais do multímetro forem alterados, é necessário que a chave seja desligada. Caso você esqueça de fazer este procedimento o sistema irá avisar e impedir a continuidade. 4. CONECTANDO A LÂMPADA Desative o interruptor S1 e desconecte os cabos do multímetro. Conecte a lâmpada na placa de ensaio. Conecte os cabos do multímetro em 1 e 2 e acione o interruptor S1. Verifique a tensão no primário do transformador. 5. TROCANDO A CONEXÃO DO MULTÍMETRO II Desative o interruptor S1 e desconecte os cabos do multímetro. Conecte os cabos do multímetro em 3 e 4 e acione o interruptor S1. Verifique a tensão no secundário do transformador. 6. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação de Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado no experimento. Figura 1: Mostra as ligações do circuitos e seus pontos de interesse. A chave é mostrada por uma seta amarela. Fonte: roteiros dos laboratórios Algetec Após fazer todas as montagens, responda as seguintes perguntas: 1. Existe diferença entre o valor exibido no multímetro com o interruptor S1 ligado e desligado? Em caso afirmativo, qual é essa diferença e explique o motivo dela existir. Sim. Com o interruptor S1 desligado, o multímetro acusa 0,0V e, com ele ligado, o valor medido é 3,1V. Essa diferença deve-se a situação de circuito aberto e fechado 2. Qual a tensão exibida no secundário do transformador a vazio? O transformador montado com as bobinas 1 e 2 na placa de ensaio é do tipo elevador ou abaixador? Justifique. 1,3V. Transformador abaixador, pois reduz a tensão de 3,1V para 1,3V. 3. Dada a relação de espiras entre o primário e o secundário, qual deveria ser a tensão exibida no multímetro caso o transformador utilizado no ensaio fosse um transformador ideal? 𝜺𝟏 𝜺𝟐 = 𝒏𝟏 𝒏𝟐 → 𝟑, 𝟏 𝜺𝟐 = 𝟔𝟎𝟎 𝟑𝟎𝟎 → 𝜺𝟐 = 𝟏, 𝟓𝟓𝑽 4. Qual a tensão exibida no secundário do transformador com a carga (lâmpada) conectada nele? Explique a diferença entre a tensão no secundário do transformador a vazio e com a carga. 0,5V. A variação da tensão ocorre devido à queda de tensão (∆𝒗 = 𝑰𝒁𝒆𝒒) associada à impedância interna do transformador. 5. Se a tensão fosse contínua o que mudaria nas contas? E nos resultados? Para o transformador funcionar é necessário a indução eletromagnética, que é verificada apenas em circuitos de corrente alternada. Portanto, a corrente continua que passar pelo transformador o utilizara apenas como m mero condutor, não elevando ou reduzindo o valor entre as tensões dos enrolamentos primários e secundários. 6. Se você pudesse trocar as bobinas de lugar, colocando a primeira no lugar da segunda, quais os resultados você iria obter nas respostas anteriores? 1 – 0,0 V e 1,3V; 2 – 3,1V, elevador 3 - 𝜺𝟏 𝜺𝟐 = 𝒏𝟏 𝒏𝟐 → 𝟏,𝟑 𝜺𝟐 = 𝟑𝟎𝟎 𝟔𝟎𝟎 → 𝜺𝟐 = 𝟐, 𝟔𝑽 4 - ∆𝑽 = 𝟏, 𝟓𝟓 − 𝟎, 𝟓 = 𝟏, 𝟎𝟓𝑽 → 𝟐, 𝟔 − 𝟏, 𝟎𝟓 = 𝟏, 𝟓𝟓𝑽 Figura 2: Todos os elementos que fazem parte do circuito são mostrados nesta tela do laboratório virtual. Fonte: laboratório virtual Algetec.