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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA SEMESTRE 2021.2 PRÁTICA 08 – RESISTORES E OHMÍMETRO ALUNO: JOÃO PEDRO FERREIRA DOS SANTOS MATRÍCULA: 509563 CURSO: ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES TURMA: 31A PROFESSOR: FRANCISLEIA MARIA LIMA SILVA 2 OBJETIVOS • Identificar resistores; • Determinar o valor da resistência pelo código de cores; • Utilizar o ohmímetro digital para medir resistências; • Calcular os valores máximos de tensão e corrente elétrica suportados por um resistor. MATERIAL • Para a realização do experimento virtual, vamos utilizar a seguinte simulação: https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/ohmimetro. INTRODUÇÃO Os resistores são dispositivos cuja a função é controlar a passagem da corrente elétrica por meio do efeito Joule (Figura 1), efeito esse que converte energia elétrica em energia térmica. Eles apresentam uma unidade de resistência elétrica, na qual é representada pela letra grega Ω (ômega). Grande parte dos resistores fabricados atualmente possuem um material de alta resistência elétrica, que são conhecidos como materiais dielétricos (matérias que dificultam a passagem da corrente elétrica). Figura 1.1 – Representação dos resistores. Fonte: https://www.raisa.com.br/resistores-tipos-usos-detalhes. Acesso em: 2 de dezembro de 2021. Os resistores como foi citado anteriormente apresentam uma resistência, essas resistências podem variar de vários valores, dependendo do circuito montado será preciso de https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/ohmimetro https://www.raisa.com.br/resistores-tipos-usos-detalhes 3 uma resistência especifica. Logo, os resistores atualmente no mercado possem uma marcação colorida fixa para determinar suas respectivas resistências. O código de cores são despostas em posições especificas do resistor, cada faixa onde as cores estão posicionadas determina o valor da resistência. Figura 1.2 – Código de cores para determinar a resistência dos resistores. Fonte:http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valores_Resistores/Calculadora_Oh ms_Resistor.html. Acesso em: 2 de dezembro de 2021. As faixas coloridas devem ser lidas das extremidades até para o centro do resistor. Normalmente, os resistores apresentam de 4 ou 5 faixas de cores, na qual cada faixa possuem um significado e valor. Figura 1.3 – Representação das especificações de cada faixa dos resistores. 4 Fonte:http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valores_Resistores/Calculadora_Oh ms_Resistor.html.(Adaptado). Acesso em: 2 de dezembro de 2021. Existem ocasiões que é preciso saber qual o limite de tensão e corrente de um determinado resistor, também qual a potência é dissipada pelo resistor ocasionado pelo efeito joule. Diante disso, ocorre-se para cálculos matemáticos. A potência P (W) que o resistor dissipa, pode ser calculada pela função da Tensão U (V), e da corrente i (A), Eq.1, podendo ser calculada também pela função da tensão U e da resistência R (Ω), Eq.2; ou em função da resistência R e corrente i, Eq.3. 𝑃 = 𝑈𝑖 (1) 𝑃 = 𝑈2 𝑅 (2) 𝑃 = 𝑅𝑖2 (3) Primeiro dígito Segundo dígito Potência de dez Tolerância Primeiro dígito Segundo dígito Terceiro dígito Potência de dez Tolerância 5 No mercado é possível ser encontrado um instrumento para medir diretamente as resistências dos resistores, chamado de ohmímetro. Porém, mais comum encontrado em multímetros, Fig.4, que é o conjunto de voltímetro, amperímetro e ohmímetro. Figura 1.4 – Modelo multímetro digital, Gymd1000 Hammer. A escala de 200Ω deve ser usada par a medir resistências de até 200Ω. A escala 2 kΩ deve ser usada para medir resistências entre 200Ω e 2 kΩ e assim por diante. De acordo com o Manual da Prática 10: Resistores e Ohmímetros, alguns cuidados devem ser tomados ao realizar medidas com o ohmímetro, são eles: • Conecte a ponta de prova preta ao terminal “COM” (negativo) e a ponta de prova vermelha ao terminal “V/Ω” (positivo). Embora a utilização do ohmímetro seja feita sem a distinção de polaridade, é importante que você adquira o hábito de obedecer sempre a esta convenção. • Escolha a escala adequada ao valor de resistência a ser medida. • Certifique - se que o resistor medido não está associado a nenhum outro resistor ou fonte. • Cuide para que haja um bom contato entre as pontas de prova e os terminais do resistor. • Durante a medida não toque nas partes metálicas das pontas de prova, pois a resistência do seu corpo influenciará na medida. 6 PROCEDIMENTO A prática Resistores e Ohmímetro (Virtual) foi disponibilizado no classroom em formato de um roteiro, ocorreu também um encontro com um professor, na qual foram mostrados como deveríamos realizar a prática. Nesta prática realizei 4 procedimentos. O 1º procedimento foi proposto determinar as escalas dos ohmímetros; 2º identificar as resistências através dos códigos de corres; 3º realizar a medição das resistências; e o 4º calcular os limites de tensão e corrente dos resistores. No procedimento 1 deveria se observar as escalas dos multímetros propostos, que no caso eram: HYX DT830D e o Minipa ET 2042E. As escalas encontradas estão de acordo com a tabela 2.1, logo abaixo: Tabela 2.1 - Escalas dos ohmímetros. Fonte: Elaborada pelo autor. No procedimento 2 realizei a identificar as resistências através dos códigos de corres, esse processo feito através do simulador, disponibilizado no seguinte link: https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/ohmimetro. Nesse simulador contém um multímetro e alguns resistores, e cada resistor apresenta um padrão de cores diferente, logo, resistências diferentes. Para realizar as medições de resistências foi utilizado a Figura 1.2 e 1.3. Os resultados encontrados estão conforme a tabela 2.2, logo abaixo: Tabela 2.2 - Identificação das resistências através dos códigos de corres. Fonte: Elaborada pelo autor. Na parte 3 da prática deveria ser realizado as medições das resistências nominais e medidos, com base nos valores medidos deveria se calcular o erro percentual, para termos um panorama dos valores nominal com relação do medido no multímetro. Para ser possível medir as resistências primeiro é necessário colocar o multímetro na escala correta, conforme a tabela Multímetro Escalas HYX DT830D 200 Ω, 2000 Ω, 20 k Ω, 200 k Ω e 2000 k Ω. Minipa ET 2042E 600 Ω, 6 k Ω, 60 k Ω, 600 k Ω, 6 M Ω e 60 M Ω. R Cores Rnominal Tolerância 1 Branco, Marrom, Marrom, Dourado. 910 Ω ± 5% 2 Violeta, Verde, Dourado, Dourado. 7,5 Ω ± 5% 3 Vermelho, Violeta, Verde, Preto, Marrom. 275 Ω ± 1% 4 Vermelho, Vermelho, Amarelo, Dourado. 220 kΩ ± 5% 5 Marrom, Preto, Preto, Prata, Marrom. 1 Ω ± 1% 6 Laranja, Amarelo, Laranja, Dourado. 34 kΩ ± 5% 7 Amarelo, Cinza, Vermelho, Dourado. 4,8 kΩ ± 5% https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/ohmimetro 7 2.1. O cálculo do erro percentual é conforme a formula abaixo: 𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑝𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝑅𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑅𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝑅𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑥100 (4) Os valores obtidos estão contidos na tabela 2.3, logo abaixo: Tabela 2.3 – Valores medidos de resistência e o erro percentual. Fonte: Elaborada pelo autor. Para concluir a prática foi proposto calcular o limite máximo de corrente i (mA) e a tensão máxima U (V) que o resistor suporta. Para efetuar esses cálculos é utilizado as equações 1, 2 e 3, mostrado na introdução. Os valores encontrados estão na tabela 2.4, logo abaixo: Tabela 2.4 – Valores do limite máximo de corrente e tensão suportada pelos resistores. Fonte: Elaborada pelo autor. QUESTIONÁRIO 1. Um resistor, R1, apresentaas seguintes faixas: Laranja, Violeta, Amarelo, Marrom e Marrom. Um resistor, R2, apresenta as seguintes faixas: Verde, Azul, Marrom e Dourado. Quais os valores nominais das resistências? E quais as tolerâncias? Resposta: R1 Valor nominal = 3740 Ω Tolerância = ± 1 % R Rnominal Rmedido Escala Erro (%) 1 910 Ω 946 Ω 2000 Ω 5,05 2 7,5 Ω 7,4 Ω 200 Ω 1,33 3 275 Ω 273 Ω 200 Ω 0,72 4 220 kΩ 224 Ω 2000 K Ω 1,81 5 1 Ω 1 Ω 200 Ω 0,00 6 34 kΩ 32,3 Ω 200 K Ω 5,00 7 4,8 kΩ 4,61 Ω 20 K Ω 3,95 Nº Especificações do Resistor iMáximo (mA) UMáximo (V) 1 750 Ω e 1/4 W 18,25 13,69 2 1800 Ω e 1/16 W 5,89 10,61 3 62 kΩ e 1 W 4,02 249,00 8 R1 Valor nominal = 560 Ω Tolerância = ± 5 % 2. Quais as cores das faixas indicativas do valor nominal de um resistor de 28,7 Ω e 2% de tolerância? Resposta: Primeiro dígito = 2 - Vermelho Segundo dígito = 8 – Cinza Terceiro dígito = 7 – Violeta Potência de dez = x 0,1 - Dourado Tolerância = ± 2 % - Vermelho 3. Sabemos que somente alguns valores de resistências são fabricados (ver valores indicados nos FUNDAMENTOS). O valor medido de um resistor com 2% de tolerância deu 693 Ω. Qual o provável valor nominal desse resistor? Resposta: 693 – 102% X – 100% = 679 Ω 4. O que significa a tolerância de um resistor? Resposta: Corresponde variação de resistência de um resistor para + ou -, em relação o valor de resistência nominal na qual o resistor foi fabricado possuir. 5. Um resistor de 6,20 kΩ tem uma tolerância de 5%. Qual o valor mı́nimo esperado para o valor da resistência do mesmo? E qual o valor máximo? Resposta: 6200 Ω - 100 % X – 5 % X = 310 Ω Valor mínima de resistência = 6200 Ω – 310 Ω = 5890 Ω Valor máximo de resistência = 6200 Ω + 310 Ω = 6510 Ω 6. Qual a escala apropriada para medir uma resistência de valor nominal 2,26 MΩ? Considere: 9 (a) o multímetro HYX DT830D Resposta: Escala = 2000 KΩ (b) o multímetro Minipa ET 2042E Resposta: Escala = 6 MΩ 7. Um estudante deseja produzir uma corrente elétrica de 2,5 mA. Para isso ele dispõe de uma bateria de 30 V como fonte de tensão. Qual o valor da resistência e qual a potência mı́nima da mesma que o aluno deve escolher? (considerando as opções de potências indicadas na Figura 8.6). Resposta: 𝑃 = 𝑈𝑖 𝑃 = 30 𝑉 𝑥 0,0025 𝐴 𝑃 = 7 𝑚𝑊 𝑈 = 𝑅𝑖2 0, 075 = 𝑅 𝑥 0,00252 𝑅 = 12 𝐾Ω CONCLUSÃO Tendo em vista a prática a realização da prática Resistores e Ohmímetro, é inegável, sua importância, visto que, que tal ferramenta possibilita observamos na prática conceitos teóricos visto na física. Ademais, podemos comprovar fórmulas estudada nas disciplinas teóricas e aplicada de forma prática, como o cálculo da corrente e da potência. É importante destacar que através da prática foi possível calcular erros percentuais a partir de resistências obtidas pelo código de cores, e comprovando pela as medições do ohmímetro, na qual foi encontrado as resistências nominais e medidas, respectivamente. A partir desses resultados foi observado se ocorreu uma pequena ou grande variação entre esses dois valores. Neste experimento foram encontrados os seguintes erros percentuais: 5.05 %, 1.33 %, 0.72 %, 1.81 %, 0.00 %, 5.00 %, 3.95 %. Tais valores foram obtidos através dos resultados nominais e medidos, dos resistores 1, 2, 3, ...7, respectivamente. Vale pontuar também a extrema importância de entender os princípios e as aplicações file:///C:/Users/João%20Pedro/Desktop/UFC/2º%20Semestre%202021.2/Física%20Experimental%20Para%20Eng/Prática%2008%20-%20Resistores%20e%20Ohmimetro/Prática%2008%20-%20RESISTORES%20E%20OHMIMETRO%20VIRTUAL-convertido.docx%23_bookmark6 10 dos resistores, pois é um dispositivo usado em grande escala em circuitos elétricos, logo torna- se bastante importante para um engenheiro entender a funcionalidade de tal dispositivo. 11 REFERÊNCIAS DIAS, NILDO. PRÁTICA 08: Resistores e Ohmímetro. Departamento De Física. Laboratório De Física Experimental Para Engenharia. Universidade Federal Do Ceará, 2021. HELERBROCK, Rafael. "Resistores"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/resistores.htm. Acesso em 02 de dezembro de 2021.
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