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120 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III Unidade III ATIVIDADES DE LABORATÓRIO Atividade 1 – Estudo da lei de Ohm Quando uma carga elétrica se move uniformemente através de um condutor, se produz uma corrente elétrica contínua. Os portadores de carga podem ser quaisquer partículas individuais, como elétrons, prótons ou íons. Um condutor elétrico é um material cujos portadores de carga se movem livremente sob a ação de um campo elétrico. Aqui se inclui qualquer tipo de condutor: os convencionais fios metálicos, os semicondutores, os gases ionizados etc. A intensidade de corrente elétrica I se define como a quantidade de carga elétrica q que atravessa uma superfície dada na unidade de tempo e se expressa como: dq I dt = (1) Supondo que temos um condutor com o mesmo tipo de portador, todos com a mesma carga q, uma densidade n, movendo-se com a mesma velocidade e direção. O espaço percorrido por uma carga no tempo dt será vdt. A quantidade de carga dq que atravessa um área ∆A no intervalo de tempo dt será: dq = nqvdt∆A (2) Substituindo (2) em (1), obtém-se a corrente elétrica: I = nqv∆A (3) A corrente elétrica por unidade de área denomina-se densidade de corrente J e se expressa na forma: I J nq A = = ν ∆ (4) Lei de Ohm O movimento dos portadores de carga nos materiais pode se produzir em muitas formas, tanto naturais como artificiais – esta última, que nos interessa, produz um campo elétrico E → . Experimentalmente, comprovou-se que, para um metal, a relação entre corrente e campo está determinada pela Lei de Ohm (Georg Simon Ohm, 1787–1854) escrita na forma: J → = σE → (4) 121 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA Sendo a constante σ, a condutividade do material, que depende de sua natureza. Para condutores, será alta; para isolantes, será baixa. A magnitude inversa do coeficiente de condutividade e a resistividade ρ, relacionando densidade de corrente e campo elétrico, como: E → = ρJ → (5) Sendo o campo elétrico diretamente proporcional à densidade de corrente, isso só é correto para determinados tipos de materiais muito abundantes na natureza, que denominam-se ôhmicos, aos quais aplicaremos tudo que se segue. Consideremos um fio condutor de comprimento L e seção transversal A cujas extremidades aplicamos uma diferença de potencial V. A densidade de corrente e o campo elétrico são constantes ao longo do fio, portanto, a diferença de potencial é dada por V = EL e a intensidade de corrente é I = JA, de maneira que a expressão (5) pode ser expressa na forma: V I L A = ρ L V I A ρ= (6) Isso significa que a tensão é proporcional à intensidade de corrente, ou seja, podemos escrever: V = RI (7) Onde R é a resistência do fio, L R A = ρ (8). A expressão (7) é conhecida como Lei de Ohm. Circuitos Um circuito se forma quando se conectam os terminais de um condutor a uma fonte de tensão contínua, assim, a carga elétrica circula de um extremo a outro sempre no mesmo sentido. Ao longo do circuito, se intercalam uma série de componentes, cada um dos quais possuem uma determinada resistência, existindo portanto uma rede de resistências. Pelo circuito, circula uma mesma corrente elétrica I entre suas extremidades havendo, portanto, uma tensão V. Se as resistências estiverem em série, como R1 e R2, existirá uma resistência equivalente a Res que se obterá aplicando a Lei de Ohm a cada elemento do circuito: Figura 85 122 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III Vab = R1I Vbc = R2I Vac = Vab + Vbc = R1I + R2I = (R1 + R2)I = ResI Res = R1 + R2 (9) Portanto, a resistência equivalente de um número N de resistências colocadas em série é: N es i i 1 R R = = ∑ (10) Se as resistências estiverem ligadas em paralelo, a resistência equivalerá a Rep. Obtém-se também aplicando a Lei de Ohm: Figura 86 Vab = R1I1 Vab = R2I2 Vab = RepI I = I1 + I2 ab ab ab ep 1 2 V V V R R R = + ep 5 6 1 1 1 R R R = + (11) Logo, a resistência equivalente de um número N de resistências ligadas em paralelo é: N ep ii 1 1 1 R R= = ∑ (12) 123 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA Procedimento experimental Parte A – Medida de uma resistência Monta-se o circuito elétrico da figura 87. O reostato é utilizado para variar a intensidade da corrente elétrica que passa pela resistência. São realizadas uma série de N = 5 medidas da tensão e da correspondente corrente elétrica, preenchendo a tabela a seguir. Esse procedimento é repetido para dois resistores. Tabela 7 Valor nominal → R1(Ω) V(volt) I(mA) Tabela 8 Valor nominal → R2(Ω) V(volt) I(mA) Figura 87 Análise dos dados a) Utilizando os dados experimentais, construir, em papel milimetrado, o gráfico de tensão V versus corrente I para cada resistor e, em seguida, traçar a curva média. b) A curva média obtida é linear? Em caso afirmativo, o que isso significa? c) Através do coeficiente angular de cada gráfico, obter a resistência dos resistores. 124 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III d) Calcular, para cada resistor, o desvio percentual da resistência experimental em relação ao seu valor nominal. Anotar os resultados na tabela a seguir. Tabela 9 Experimental Nominal Desvio percentual = R R R no al no al 1 1 1 exp min min − . 100% R1 = R1 = R2 = R2 = Parte B – Resistências em série Associa-se dois resistores em série, os mesmos da parte A, e monta-se o circuito elétrico da figura 88. São realizadas uma série de N = 5 medidas da tensão e da corrente elétrica na associação para diferentes posições do reostato, preenchendo a tabela a seguir. Figura 88 Tabela 10 Valor nominal → Res(Ω) = R1 + R2 = V(volt) I(mA) Análise dos dados a) Utilizando os dados experimentais, construir, em papel milimetrado, o gráfico de tensão V versus corrente I da associação em série e, em seguida, traçar a curva média. b) A curva média obtida é linear? Em caso afirmativo, o que isso significa? 125 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA c) Através do coeficiente angular do gráfico, obter a resistência equivalente da associação em série dos resistores. d) Calcular o desvio percentual da resistência equivalente em série experimental em relação ao seu correspondente valor nominal calculado. Anotar os resultados na tabela a seguir. Tabela 11 Experimental Nominal Desvio percentual = R R R es es no al es no al exp min min − . 100% Res = Res = Parte C – Resistências em paralelo Associa-se dois resistores em paralelo, os mesmos da parte A, e monta-se o circuito elétrico da figura 89. São realizadas uma série de N = 5 medidas da tensão e da corrente elétrica na associação para diferentes posições do reostato, preenchendo a tabela a seguir. Tabela 12 Valor nominal → Rep (Ω) = R R R R 1 2 1 2 � � = V(volt) I(mA) Figura 89 126 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III Análise dos dados a) Utilizando os dados experimentais, construir, em papel milimetrado, o gráfico de tensão V versus corrente I da associação paralelo, e em seguida traçar a curva média. b) A curva média obtida é linear? Em caso afirmativo, o que isso significa? c) Através do coeficiente angular do gráfico, obter a resistência equivalente da associação paralelo dos resistores. d) Calcular o desvio percentual da resistência equivalente paralelo experimental em relação ao seu correspondente valor nominal calculado. Anotar os resultados na tabela a seguir. Tabela 13 Experimental Nominal Desviopercentual = R R R ep ep no al ep no al exp min min − . 100% Rep = Rep = Atividade 2 – Leis de Kirchhoff As leis estabelecidas por Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) são as seguintes: • Lei dos Nós: a soma algébrica das intensidades das correntes que concorrem em um nó é zero. N i i 1 I 0 = =∑ (13) • Lei das Malhas: a soma algébrica das diferenças de potencial em uma malha é zero. N i i 1 V 0 = =∑ (14) Como exemplo de aplicação das Leis de Kirchhoff, temos o circuito elétrico representado na figura a seguir que contém uma fonte de tensão de força eletromotriz E e seis resistores. Esse circuito tem quatro nós e três malhas, resultando em sete equações linearmente independentes. 127 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA Figura 90 Nó a. I1 + I4 - I6 = 0 Nó b. I2 + I5 - I1 = 0 Nó c. I6 + I2 - I3 = 0 Nó d. I3 + I4 - I5 = 0 Malha α. R4I4 - R1I1 - R5I5 = 0 Malha β. R3I3 - R5I5 - R2I2 = 0 Malha γ. - E + R3I3 - R4I4 - R6I6 = 0 Nessas relações, temos 13 parâmetros, mas precisamos conhecer ao menos 6, que normalmente são a força eletromotriz E e os valores das resistências dos resistores que compõem o circuito elétrico. Exemplo Tabela 14 Resistências e força eletromotriz R1(Ω) R2(Ω) R3(Ω) R4(Ω) R5(Ω) R6(Ω) E(volt) 10 20 30 40 50 60 100 128 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III Aplicando as equações anteriores, tem-se: I1 + I4 - I6 = 0 I2 + I5 - I1 = 0 I6 + I2 - I3 = 0 40I4 - 10I1 - 50I5 = 0 30I3 - 50I5 - 10I2 = 0 30I3 - 40I4 - 60I6 = 100 Resolvendo o sistema de equações, são obtidos os seguintes valores de corrente elétrica: Tabela 15 Corrente elétrica I1(A) I2(A) I3(A) I4(A) I5(A) I6(A) 0,91 0,83 0,41 0,33 0,083 1,24 Procedimento experimental Montar o circuito elétrico indicado na figura 90, com três malhas. O circuito contém seis resistores e uma fonte de tensão contínua DC com força eletromotriz E. a) Utilizando um amperímetro, medir as correntes elétricas em cada ramo do circuito elétrico. Tabela 16 Valores experimentais I1(A) I2(A) I3(A) I4(A) I5(A) I6(A) b) Utilizando um voltímetro, medir as tensões em cada resistor. Tabela 17 Valores experimentais V1(V) V2(V) V3(V) V4(V) V5(V) V6(V) c) Aplicando a Lei de Ohm, obter os valores experimentais das resistências de cada resistor. Tabela 18 Valores experimentais R1(Ω) R2(Ω) R3(Ω) R4(Ω) R5(Ω) R6(Ω) E(volt) 129 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA Análise dos dados a) Anotar os valores nominais das resistências dos resistores e da força eletromotriz da fonte de tensão. Tabela 19 Valores nominais R1(Ω) R2(Ω) R3(Ω) R4(Ω) R5(Ω) R6(Ω) E(volt) b) Calcular o desvio percentual entre os valores experimentais e nominais das resistências dos resistores. Tabela 20 R R R no al no al exp min min − . 100% Resistor 1 Resistor 2 Resistor 3 Resistor 4 Resistor 5 Resistor 6 c) Utilizando os valores nominais das resistências dos resistores, aplicar as Leis de Kirchhoff e obter os valores analíticos das correntes elétricas no circuito. Tabela 21 Valores analíticos I1(A) I2(A) I3(A) I4(A) I5(A) I6(A) d) Calcular o desvio percentual entre os valores experimentais e analíticos das correntes elétricas no circuito. Tabela 22 I I I Analitico Analitico exp − . 100% Corrente 1 Corrente 2 Corrente 3 Corrente 4 Corrente 5 Corrente 6 e) Os resultados obtidos foram satisfatórios? Justifique sua resposta. 130 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III Atividade 3 – Bipolo gerador Os parâmetros que definem um gerador elétrico são a resistência interna r e a força eletromotriz E. Esses dois parâmetros, junto à resistência R, que está associada em paralelo com o gerador, definem a corrente I, a tensão V, a potência P e o rendimento η. O circuito elétrico esquematizado na figura a seguir apresenta os seguintes componentes: gerador elétrico, amperímetro, voltímetro e reostato. Figura 91 A tensão no gerador segue a equação: VA - VB = - E + rI VA - VB = - V - V = - E + rI V = E - rI A potência fornecida ao circuito vale: P = VI P = (E - rI)I P = EI - rI2 O rendimento do gerador é dado por: V E η = E rI E −η = r 1 E η = − 131 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA Exemplo Um gerador tem força eletromotriz E = 6V e resistência interna r = 40Ω. Pedem-se: a) construir os gráficos (I,V), (I,P) e (I, η); b) obter a corrente elétrica de curto circuito Icc e a potência máxima Pmáx. Solução: a) I (mA) V (v ol t) Figura 92 I (mA) P (m W ) Figura 93 132 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III I (mA) Re nd im en to Figura 94 b) cc E I r = cc 6 I 0,15 A 40 = = Icc = 150mA 2 máx E P 4 . r = 2 máx 6 P 4 . 40 = Pmáx = 0,225W Pmáx = 225mW Procedimento experimental a) Ajustar a tensão no voltímetro para os valores indicados no quadro a seguir e medir a correspondente corrente que atravessa o amperímetro. Complete o restante da tabela. Tabela 23 V(V) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 I(mA) P(mW) η b) Construir o gráfico de V versus I e obter a resistência interna r do gerador, além de sua força eletromotriz E. c) Construir o gráfico da potência P versus a corrente I e obter a potência máxima Pmáx, além da corrente elétrica de curto circuito Icc. d) Construir o gráfico do rendimento η versus a corrente I. Para qual corrente o rendimento vale 50%? e) Qual é o procedimento que deverá ser seguido pelo operador de um gerador elétrico para economizar energia sem prejuízo de seu desempenho? 133 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA Atividade 4 – Osciloscópio O osciloscópio de raios catódicos é um dos instrumentos mais utilizados em um laboratório e permite não só medir as diferenças de potencial de sinais externos, que se quer analisar, mas também visualizar suas dependências temporais para períodos compreendidos no intervalo de tempo entre 1 e 10-9 s. De modo que qualquer sinal – temperatura, intensidade luminosa, pressão de uma onda sonora etc., desde que seja suscetível para converter-se em tensões elétricas – possa ser analisado com o osciloscópio. O osciloscópio está constituído por um tubo de raios catódicos formado por um canhão de elétrons que emite, acelera e focaliza um feixe de elétrons e por um sistema que desvia esse feixe para uma tela fosforescente. O sistema que desvia o feixe é formado por pares de placas, denominadas vertical e horizontal, cada um dos quais pode se conectar de modo independente a diferentes tensões ou diferenças de potencial. Essas tensões geram campos elétricos, mutuamente perpendiculares, que desviam o feixe proporcionalmente à sua magnitude. Normalmente, as placas horizontais também se conectam a um sinal interno do osciloscópio que produz uma varredura do feixe na tela. Nas placas verticais são introduzidos os sinais externos que serão analisados, e com o circuito de varredura visualiza-se o sinal na tela do osciloscópio. Figura 95 – Tubo de raios catódicos Descrição A maioria dos osciloscópios atuais é de duplo feixe, ou seja, pode analisar dois sinais simultaneamente. A figura a seguir mostra um osciloscópio padrão que é muito utilizado em laboratório; seus controles principais podem ser descritos da seguinte forma. 134 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III Figura 96 – Tela de um osciloscópio padrão de duplo feixe a) A tela representaas curvas de tensão U(t) dos sinais que são introduzidos no osciloscópio através da entrada vertical. O eixo vertical é tensão e o horizontal é tempo. b) Próximos à tela estão o interruptor, o botão de luminosidade e o botão de foco. c) Controles verticais que servem para variar a escala de tensão da tela: o da esquerda é do canal 1 e o da direita é do canal 2. Esses controles são totalmente independentes e idênticos. A tela pode mostrar um ou outro ou, ainda, os dois sinais simultaneamente. Tais sinais são introduzidos pelas duas entradas verticais e também pela entrada horizontal. O botão interno deve estar na posição calibrado, assegurando que as leituras do botão de escala estejam corretas. Há também dois botões de deslocamento vertical e um botão de deslocamento horizontal. d) O controle horizontal é chamado de controle de varredura CV e serve para modificar a escala do tempo, simultaneamente, nos dois canais. e) Outros botões importantes são os de disparo, controlados por dois botões. O disparo é o ponto no qual o feixe começa a rastrear a tela em cada ciclo. Se não ocorrer um bom disparo, as curvas na tela não são visualizadas ou são instáveis. Para conseguir um disparo correto, selecionamos o canal em que queremos que se execute o disparo e giramos o botão, acendendo, assim, o LED situado à sua esquerda. Todos esses controles só servem para facilitar as medidas; nunca modificam o sinal de entrada, de tal forma que, em qualquer posição, o resultado deve ser o mesmo para o mesmo sinal de entrada. Método de medida As três medidas básicas que se realizam com o osciloscópio são para um sinal de tensão constante DC, um sinal de tensão alternado harmônico AC e a superposição de sinais alternados harmônicos, que são figuras de Lissajous. 135 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA Exemplo 1 – Tensão constante DC Um sinal DC é introduzido na entrada vertical do osciloscópio com a varredura ligada. O ganho vertical é Gv = 2 volt/div. Na ausência de sinal externo, o feixe de elétrons é ajustado para o centro da tela. Para obter a tensão Uv do sinal, faz-se: UV = y*GV y = 3div UV = 3 . 2 UV = 6 volt y=3 div • Figura 97 Exemplo 2 – Tensão alternada AC O sinal de tensão alternado harmônico de equação ( )V m V 2 U t U cos t T 2 π π= + é introduzido na entrada vertical do osciloscópio com a varredura ligada na posição ms CV 0,2 div = . O ganho vertical é Gv = 4 volt/div. Na ausência de sinal externo, o feixe de elétrons é ajustado para o centro da tela. Para obter a tensão de pico Um e o período Tv, faz-se: Um = y . Gv Um = 2 . 4 Um = 8volt Upp = 2Um Upp = 16volt TV = λ . CV TV = 4 . 0,2 . 10 -3 TV = 0,8 . 10 -3 s V V 1 f T = V 3 1 f 0,8 . 10− = fv = 1000 / 0,8 fv = 1250 Hz 136 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III Figura 98 Exemplo 3 – Figuras de Lissajous Introduzem-se nas entradas vertical e horizontal do osciloscópio, respectivamente, os sinais harmônicos alternados de equações: ( )V mV V 2 U t U cos t T π= + θ ( )h mH H 2 U t U cos t T π= A figura de Lissajous, que é visualizada na tela, tem relação com as frequências dos sinais de tensão e também com a diferença de fase θ. As frequências são V V 1 f T = e H H 1 f T = . O osciloscópio é ajustado para V volt G 2 div = e h volt G 0,5 div = . O feixe de elétrons encontra-se no centro da tela na ausência de sinais externos. Vamos apresentar alguns exemplos de figuras de Lissajous: a) fv = 60 Hz fh = 60 Hz ( )V 2 U t 4 . cos t / 4 1/ 60 π = + π ( )h 2 U t 2 . cos t 1/ 60 π = 137 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA Figura 99 b) fv = 90 Hz fh = 60 Hz ( )V 2 U t 4 . cos t 1/ 90 π = + π ( )h 2 U t 2 . cos t 1/ 60 π = Figura 100 138 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III c) fv = 120 Hz fh = 60 Hz ( )V 2 U t 4 . cos t 1/120 2 π π = + ( )h 2 U t 2 . cos t 1/ 60 π = Figura 101 d) fv = 150 Hz fh = 60 Hz ( )V 2 U t 4 . cos t 1/150 π = + π ( )h 2 U t 2 . cos t 1/ 60 π = Figura 102 139 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA e) fv = 210 Hz fh = 60 Hz ( )V 2 U t 4 . cos t 1/ 210 π = + π ( )h 2 U t 2.cos t 1/ 60 π = Figura 103 Procedimento experimental Ligar o osciloscópio, ajustar os controles de brilho e foco e ligar a varredura. a) Medida de tensão de sinal constante DC. Ligar o osciloscópio, ajustar os controles de brilho e foco e ligar a varredura. Utilizando uma fonte de tensão DC, introduzir esse sinal na entrada vertical do osciloscópio e conectar um voltímetro DC na saída da fonte. Formulário: UV = y . GV Tabela 24 Voltímetro Deslocamento Ganho vertical Osciloscópio UV(volt) y(div) V volt G div UV(volt) 140 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Unidade III b) Medida de tensão de sinal alternado AC. Ligar o osciloscópio, ajustar os controles de brilho e foco e ligar a varredura. Utilizando uma fonte de tensão AC, introduzir esse sinal na entrada vertical do osciloscópio e conectar um voltímetro AC na saída da fonte. Formulário: Um = y . GV m eficaz U U 2 = Tabela 25 Tensão eficaz do voltímetro Deslocamento Ganho vertical Osciloscópio Tensão eficaz do osciloscópio Ueficaz (volt) y(div) V volt G div Um (volt) Ueficaz (volt) c) Medida de frequência de sinal alternado AC. Ligar o osciloscópio, ajustar os controles de brilho e foco e ligar a varredura. Utilizando uma fonte de tensão AC, introduzir esse sinal na entrada vertical do osciloscópio. Ajustar o controle de varredura de modo a obter uma onda completa na tela. Formulário: TV = λ . CV V V 1 f T = Tabela 26 Frequência da fonte AC Comprimento de onda Controle de varredura Período Frequência do osciloscópio fV(Hz) λ(div) s CV div TV(s) fV(Hz) 141 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 ELETRICIDADE BÁSICA d) Construção de figuras de Lissajous. Ligar o osciloscópio, ajustar os controles de brilho e foco e desligar a varredura. Utilizando duas fontes de tensão de sinais alternados harmônicos AC, introduzir esses sinais nas entradas vertical e horizontal do osciloscópio. Manter a frequência do sinal da entrada horizontal fh constante e alterar somente a frequência do sinal da entrada vertical fV. Tabela 27 fV = fH = fV = fH = Figura de Lissajous Figura de Lissajous fV = fH = fV = fH = Figura de Lissajous Figura de Lissajous fV = fH = fV = fH = Figura de Lissajous Figura de Lissajous 142 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Exercícios Questão 1. (Enade 2008, adaptada) Dados: • Rx é uma resistência desconhecida. • R2 é um potenciômetro. • R1 e R3 são resistores com valores conhecidos. • V é um voltímetro usado para medir a tensão entre os pontos B e C. • U é a tensão de entrada. VU + - C B A D R2 R3 R1 Rx Figura Em relação ao circuito representado anteriormente, analise as afirmativas a seguir. I – Se a razão entre as resistências (R2/R1) é igual à razão entre as resistências (R3/Rx), a diferença de potencial entre os pontos B e C é zero. II – Se a razão entre as resistências (R1/Rx) é igual à razão entre as resistências (R2/R3), a diferença de potencial entre os pontos B e C é zero. III – Se o produto entre as resistências(R1 e Rx) é igual ao produto entre as resistências (R2 e R3), a diferença de potencial entre os pontos B e C é zero. É(são) correta(s) a(s) afirmativa(s): A) I, apenas. B) III, apenas. C) I e II, apenas. 143 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 D) II e III, apenas. E) I, II e III. Resposta correta: alternativa C. Análise das afirmativas I e II – Afirmativas corretas. Justificativa: quando os produtos das resistências dos ramos opostos do losango são iguais, isto é, R1.R3= R2.Rx. Logo, R2/R1= R3/RX ou R1/RX= R2/R3, a diferença de potencial entre B e C é zero. III – Afirmativa incorreta. Justificativa: um circuito equilibrado apresenta igualdade entre os produtos das resistências dos ramos opostos do losango (Rx . R2 = R1 R3 ). Questão 2. Em um experimento de laboratório foi montado o circuito da figura a seguir. Reostato AmperímetroVoltímetro - + R1 R2 R3 V A E Figura Em uma determinada posição do reostato, o voltímetro acusava uma tensão de 5 V. Sabe-se que o valor das resistências são R1= 1 kΩ, R2= 3 kΩ e R3= 2 kΩ e que a diferença de potencial no gerador (E) é 8 V. Para essa situação, foram feitas as seguintes afirmativas: I – A resistência equivalente das resistências R1, R2 e R3 é 1,5 kΩ. II – A resistência do reostato é 1 kΩ. III – A corrente que o amperímetro está acusando é 2,5 mA. IV – A diferença de potencial no reostato é 3 V. 144 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Está(ão) correta(s) as afirmativa(s): A) I, apenas. B) II, apenas. C) III, apenas. D) III e IV, apenas E) I, III e IV, apenas. Resolução desta questão na plataforma. 145 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 FIGURAS E ILUSTRAÇÕES Figura 96 OSCILOSCOPIO_ANALOGICO_GRANDE.JPG. Disponível em: <http://www.eletronicadidatica.com.br/ equipamentos/osciloscopio/osciloscopio_analogico_grande.jpg>. Acesso em: 20 dez. 2016. REFERÊNCIAS Textuais EINSTEIN, A. Como vejo o mundo. Tradução de H. P. de Andrade. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1981. HALLIDAY. R. W. Fundamentos de física: eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2009. v. 3. HIDALGO, M. A.; MEDINA, J. Laboratório de física. Madrid: Pearson Educacíon S.A., 2008. INSTITUTO DE FÍSICA DE SÃO CARLOS (IFSC). Laboratório de eletricidade e magnetismo: introdução à eletrostática. Disponível em: <http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20 FFI0106%20LabFisicaIII/01-IntroducaoEletrostatica.pdf>. Acesso em: 20 dez. 2016. INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, QUALIDADE E TECNOLOGIA. Sistema internacional de unidades: SI. Duque de Caxias – RJ: INMETRO/CICMA/SEPIN, 2012. Disponível em: <http://www. inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/si_versao_final.pdf>. Acesso em: 20 dez. 2016. 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Sites <http://www.inmetro.gov.br> <http://hubblesite.org> 146 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Exercícios Unidade III – Questão 1: INSTITUTO NACIONAL DE ESTUDOS E PESQUISAS EDUCACIONAIS ANÍSIO TEIXEIRA (Inep). Exame Nacional de Desempenho dos Estudantes (Enade) 2008: Tecnologia em Automação Industrial. Questão 14. Disponível em: <http://download.inep.gov.br/download/ Enade2008_RNP/TECNOLOGIA_AUTOMACAO_INDUSTRIAL.pdf>. Acesso em: 4 out. 2018. 147 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 148 Re vi sã o: A na F az io - D ia gr am aç ão : J ef fe rs on - 2 4/ 01 /1 7 Informações: www.sepi.unip.br ou 0800 010 9000
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