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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS CAMPUS A. C. SIMÕES BACHARELADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA MEDIDAS ELÉTRICAS Amanda Constantino Monteiro MACEIÓ 2022 MEDIDAS ELÉTRICAS Amanda Constantino Monteiro 1- INTRODUÇÃO Circuitos elétricos são sistemas bem presentes em nosso cotidiano seja através dos aparelhos elétricos que possuímos ou da rede de distribuição elétrica – de qualquer forma, os produtos da engenharia elétrica são cada vez mais essenciais em nosso dia-a- dia. Assim, pode-se definir circuitos elétricos como sendo uma interconexão de elementos elétricos, sendo esses elementos os resistores, capacitores, geradores, condutores e os indutores que juntos realizam a tarefa de comunicação ou transmissão de energia de um ponto a outro. No entanto para que tal transmissão ocorra os circuitos elétricos precisam seguir alguns parâmetros básicos ou leis básicas que relacionam a tensão, corrente, potência e resistência nos circuitos elétricos. Esses parâmetros básicos podem ser definidos na Lei de Ohm, onde temos que a corrente que atravessa um dispositivo é sempre diretamente proporcional à diferença de potencial aplicada ao dispositivo, como determina a fórmula a seguir: 𝑈 = 𝑅 ⋅ 𝐼 (1) Ou 𝑅 = 𝑈 𝐼 (2) Onde temos que R é a resistência em Ohm, U é a diferença de potencial elétrico em Volts e I é a intensidade da corrente elétrica em Ampére. Além disso, esse princípio define ainda que a intensidade de corrente elétrica do condutor de resistência constante é proporcional à diferença de potencial aplicada entre suas extremidades. Esse tipo de condutor recebe o nome condutor ôhmico. Há também, a segunda Lei de Ohm, que estabelece que a resistência depende da espessura e comprimento do condutor e do material de que ele é constituído, indicando ainda que é diretamente proporcional ao comprimento do condutor e inversamente proporcional a sua espessura. Essa lei pode ser definida pela seguinte fórmula: 𝑅 = 𝜌⋅𝐿 𝐴 (3) Outro ponto referente aos circuitos elétricos são as medições elétricas, processo que estabelece uma reação numérica entre uma grandeza e outra de mesma espécie dotada de uma unidade. Tais medidas elétricas, só podem ser realizadas com a utilização de instrumentos medidores – como o amperímetro, voltímetro e o ohmímetro – que permitem a quantificação de grandezas cujo valor não poderia ser obtido através dos sentidos humanos. Assim por meio desse experimento, buscamos avaliar os princípios que determinam as leis de Ohm, como também utilizar de instrumentos de medida elétrica, como o Amperímetro, Voltímetro e Ohmímetro, para a medida e análise de comportamento ôhmico e não ôhmico dos resistores do sistema. Para tal, utilizamos nesse experimento uma fonte de alimentação variável (fonte de tensão), instrumentos de medidas (Amperímetro, Voltímetro e Ohmímetro), cinco resistores diferentes e fios para ligações. A estrutura do circuito foi montada conforme a Figura 1, e em seguida foram realizadas as medições e análises do comportamento do sistema para diferentes resistores. Figura 1 – Conexão dos instrumentos de medida ao resistor em análise 2- RESULTADOS A primeira medição foi realizada com o resistor de 47 Ω, após ligar a fonte ajustamos a tensão de 1 a 8 e anotamos os valores referentes a tensão e a corrente, sendo oito medidas de tensão e corrente no total, como segue na Tabela 1. Também foi construído o gráfico da tensão versus corrente. 47 Ω V I 0,00 0,00 0,00 0,10 0,20 4,40 0,43 9,30 0,63 13,60 0,87 18,90 1,07 23,20 1,30 28,10 Tabela 1 – Contagem dos valores para Tensão (V) e Corrente (I), com o resistor de 47 Ω. Figura 2 – Gráfico referente a relação da Tensão versus Corrente. Em seguida, medimos os valores de tensão e corrente para outros valores diferentes e maiores de resistores. Notamos que a medida que o valor do resistor aumentava a corrente (I) diminuía nas medições para os mesmos valores de tensão da fonte, enquanto que o valor da tensão (V) no circuito aumentava. Tal fato pode ser melhor observado a partir da tabela a seguir: 100 Ω 200 Ω / 0,25 W 2 kΩ 500 kΩ V I V I V I V I 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,04 0,20 0,05 0,00 0,07 0,00 0,25 2,60 0,16 0,80 0,41 0,20 0,40 0,00 0,53 5,40 0,56 2,90 0,69 0,30 0,77 0,00 0,77 7,90 0,84 4,30 0,97 0,50 1,05 0,00 1,02 10,50 1,10 5,60 1,37 0,70 1,40 0,00 1,26 12,90 1,46 7,40 1,69 0,80 1,78 0,00 Tabela 2 – Contagem dos valores para Tensão (V) e Corrente (I) dos resistores. Também foi construído os gráficos referentes a relação da Tensão versus Corrente de cada um dos resistores descritos na Tabela 2: 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 V I Tensão versus Corrente Resistor de 47 Ω Figura 3 – Gráfico referente a relação da Tensão versus Corrente do resistor de 100 Ω. Figura 4 – Gráfico referente a relação da Tensão versus Corrente do resistor de 200 Ω / 0,25 W. 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 V I Tensão versus Corrente Resistor de 100 Ω 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 V I Tensão versus Corrente Resistor de 200 Ω / 0,25 W 0,00 0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 V I Tensão versus Corrente Resistor de 2 kΩ Figura 5 – Gráfico referente a relação da Tensão versus Corrente do resistor de 2 kΩ. Figura 6 – Gráfico referente a relação da Tensão versus Corrente do resistor de 500 kΩ. Em seguida medimos, utilizando o Ohmímetro de precisão, a resistência elétrica dos resistóres e calculamos a inclinação da reta no gráfico, encontrando o coeficiente angular de cada. Os resultados estão dispostos na Tabela 3. 47 Ω 100 Ω 200 Ω / 0,25 W 2 kΩ 500 kΩ Valores no Ohmímetro 46,6 Ω 98,8 Ω 197 kΩ 1,95 kΩ 567 MΩ Valores do Coeficiente Linear 0,0463 0,0975 0,1967 2,012 - Tabela 3 – Comparação dos valores dos resistores encontrador pelo Ohmímetro e os valores da inclinação da reta no gráfico. 3. DISCURSSÃO Com base nos resultados obtidos, podemos fazer algumas interpretações acerca do experimento realizado. Analisando os valores presentes nas tabelas, podemos notar que a medida que o valor dos resistores aumenta a corrente diminuí, se igualando a zero em determinado momento quando utilizamos o resistor de 500 kΩ. Tal fato ocorre, pois, quanto maior a resistência elétrica que um resistor apresentar, menor será a corrente que passa pelo circuito, uma vez que a resistência e a condutividade são grandezas inversamente proporcionais. Além disso, através dos valores encontrados pelo ohmímetro e pelos cálculos do coeficiente linear em comparação com os valores esperados, podemos observar que ouve algumas variações, mas que os valores se aproximam do esperado e que, portanto, as medições foram satisfatórias devido à baixa variação. 0,00 0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 2,10 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 V I Tensão versus Corrente Resistor de 500 kΩ QUESTÕES: 1) Quais características devem apresentar um bom Amperímetro e um bom Voltímetro para que interfiram o mínimo possível nas medidas efetuadas. Para que um amperímetro seja considerado ideal, é preciso que a sua resistência interna seja considerada nula, ou seja possa ser desprezada. No entanto, na realidade todo amperímetro apresenta alguma resistênciainterna que resulta em um aumento da resistência equivalente no circuito. Mas para contornar tal situação, os fabricantes buscam construí-los com a menor resistência interna possivel. Já o voltímetro, para ser considerado ideal, precisa possuir uma resistência interna muito maior que a resistência do elemento que se deseja medir, ou seja; o voltímetro ideal tem resistência interna infinita. 2) Use o Ohmímetro para efetuar as medidas das resistências internas do Amperímetro e do Voltímetro, tendo o cuidado de ligar as polaridades corretas. Analise estas medidas com base nas características descritas no item anterior. O valor encontrado para a resistência interna do amperímetro foi de 10,9 MΩ, enquanto que a medida da resistência interna do voltímetro resultou em uma resistência infinita, confirmando as conclusões e observações feitas no item anterior. 3. CONCLUSÃO A partir dos experimentos realizados e dos conhecimentos referentes a teoria acerca dos circuitos elétricos e das leis de Ohm, podemos concluir através deste experimento que as medidas e os valores nominais apresentam valores que se diferem um pouco. Tais erros, que geram valores diferentes, pode ser provenientes de diversos fatores como a falta de exatidão, falta de cuidado durante a realização dos dados no experimento, e outras interferências extenas. No entanto, a partir do experimento realizado pudemos observar os conceitos referentes aos circuitos elétricos e também complementar nosso conhecimento acerca das medidas elétricas, confirmando, portanto, que os conceitos da Lei de Ohm são validos tanto na teoria quanto na prática. 4. REFERÊNCIAS WALKER, J.; HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Fundamentos de física volume 3: Eletromagnetismo. [S.l.]: Rio De Janeiro LTC, 2013. GUEDES, K. Ohm e as leis básicas do circuito elétrico. TopGadget, 4 mar. 2020. Disponível em: <https://www.topgadget.com.br/howto/eletronica/o-que-significa-ohm- e-as-leis-basicas-do-circuito-eletrico.htm>. Acesso em: 11 maio 2022. ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. São Paulo: Mcgraw Hill, 2008.
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