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BELO HORIZONTE 2022 PUC MINAS – UNIDADE CORAÇÃO EUCARÍSTICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO RELATÓRIOS DE PRÁTICAS DAS AULAS – 1, 2 e 3 RENATO HENRIQUE BATISTA SANTOS 1 Sumário Prática 1 - Conceitos Fundamentais: Tensão Contínua e Instrumentos de medição. Lei de Ohm .................................................................................................. 2 Objetivos ................................................................................................................................. 2 Revisão teórica ...................................................................................................................... 2 Cálculos ................................................................................................................................... 2 Medidas ................................................................................................................................... 2 Conclusões ............................................................................................................................. 3 Perguntas ................................................................................................................................ 3 Prática 2 - Elementos de circuitos: Associação de Resistores: Série e Paralelo. Medição de Resistência. .......................................................................... 5 Objetivos ................................................................................................................................. 5 Revisão teórica ...................................................................................................................... 5 Cálculos ................................................................................................................................... 5 Medidas ................................................................................................................................... 6 Medições individuais ........................................................................................................................ 6 Conclusões ............................................................................................................................. 9 Perguntas ................................................................................................................................ 9 Prática 3 - Circuito resistivo alimentado por fonte de tensão contínua: Leis de Kirchhoff................................................................................................................. 10 Objetivos ............................................................................................................................... 10 Revisão teórica .................................................................................................................... 10 Cálculos ................................................................................................................................. 10 Medidas ................................................................................................................................. 11 Conclusões ........................................................................................................................... 12 Perguntas .............................................................................................................................. 12 2 Prática 1 - Conceitos Fundamentais: Tensão Contínua e Instrumentos de medição. Lei de Ohm Objetivos Apresentar os conceitos fundamentais: tensões e correntes contínuas Apresentar o multímetro digital para medição de tensões e correntes contínuas Apresentar o osciloscópio e sua utilização Revisão teórica A lei de Ohm é definida pela equação matemática V = R*I. Onde é dito que a corrente através de um condutor entre dois pontos é diretamente proporcional a tensão entre os dois pontos. Ou seja, V = V1 + V2 em que V é a tensão da corrente e v1 e v2 a tensão de cada resistor. Cálculos Considerando: V = 20v R1 = 100Ω R2 = 50Ω I = V/(R1 + R2) = 20v/(100v + 50v) = 0,13v V1 = I*R1 = 0,13v*100v = 13v V2 = I*R2 = 0,13v*50v = 6,5v V = V1 + V2 V = 13v + 6,5v = 19,5v P2 = R2* I2 *w 50v * (0,13)2w = 0,845w Medidas Materiais utilizados: Fonte de tensão contínua 2 resistores: 1 de 50Ω e 1 de 100Ω 2 Multímetros digitais - um será usado como voltímetro e outro como amperímetro 1 osciloscópio 2 pontas de prova para osciloscópio 3 Conclusões Considerando prática e teoria foi possível mensurar que as medições ficaram aproximadas aos valores calculados com pequenas diferenças que podem ser justificadas pela regulagem dos acabamentos e o tempo que o resistor pode ter alterado sua potência com o tempo de uso. Pelos cálculos a tensão daria em torno de 19,5v e no osciloscópio foi aplicada uma tensão de aproximadamente 20v conforme orientado na prática, e obtivemos valores semelhantes também aos calculados no qual o resistor de 100Ω foram medidos 13,13v em relação aos 13v calculados e para o resistor de 50Ω foi encontrado 6,72v para 6,5v calculados, se mostrando valores coerentes com o esperado. Perguntas 1. As medições estão de acordo com as expectativas? Sim, pudemos identificar que as medições se aproximaram bastante entre o medido e o calculado. 2. Como deve ser conectado um amperímetro? Por quê? Devemos posicionar a chave seletora para Ã, mudar a medida pra DC e conectar os cabos mais positivo no 10A e mais negativo no COM. 3. Como deve ser conectado um voltímetro? Por quê? Osciloscópio com aproximadamente 20v Resistor de 50Ω Medição resistor de 50Ω aprox. 6,72v Resistor de 100Ω Medição resistor de 100Ω aprox. 13,13v I = 0,1299v 4 Devemos posicionar a chave seletora para ˜V, mudar a medida pra DC e conectar os cabos mais positivo no Ω e mais negativo no COM. 4. Apresente o esquema de conexões para medição de tensão no resistor R1 com o uso do osciloscópio. 5 Prática 2 - Elementos de circuitos: Associação de Resistores: Série e Paralelo. Medição de Resistência. Objetivos Verificar experimentalmente as propriedades das associações série e paralelo de resistores Revisão teórica Na análise de um circuito, podemos definir o valor do resistor equivalente, sendo esse o valor que poderia substituir qualquer um dos resistores sem alterar as demais grandezas associadas do circuito. A associação de resistores em série é definida com a ligação em sequência, que permite que corrente elétrica se mantem ao longo do circuito, embora a tensão elétrica possa variar. Nesse caso, a resistência equivalente pode ser calculada como: Req=R1 + R2 + R3 Já a associação em paralelo, todos os resistores estão submetidos a uma mesma diferença de potencial. Onde a corrente elétrica é dividida pelos ramos do circuito. A resistência equivalente pode calculada como: 1 𝑅𝑒𝑞 = 1 𝑅1 + 2 𝑅2 + 3 𝑅3 Cálculos Resistor Valor Nominal (Ω) Valor Medido (Ω) R1 50 56,2 R2 100 112,6 R3 250 252,1 Medição em série: Req=R1 + R2 + R3 Valor nominal = 50 + 100 + 250 = 400v Valor Medido = 56,2 + 112,6 + 252,1 = 420,9v Valor Calculado (Ω) Valor Medido (Ω) Req 400 420,9 Medição em paralelo: 6 1 𝑅𝑒𝑞 = 1 𝑅1 + 2 𝑅2 + 3 𝑅3 Valor Nominal = 1 𝑅𝑒𝑞 = 1 50 + 1 10 + 1 250 = 17 500 = 0,034v Valor Medido = 1 𝑅𝑒𝑞 = 1 56,2 + 1 112,6 + 1 252,1 = 0,018 + 0,009 + 0,004 = 0,031v Valor Calculado (Ω) Valor Medido (Ω) Req 0,034 0,031 Medidas 3 resistores de valores distintos a escolha do grupo 1 Multímetro digital - será usado como OHMÍMETRO Fonte de tensão contínua Multímetros digitais – serão usados como voltímetro e como amperímetroMedições individuais Medição Resistor 50Ω = 56,2Ω 7 Medição Resistor 100Ω = 112,6Ω Medição Resistor 250Ω = 252,1Ω 8 Associação em série Associação em paralelo 9 Conclusões Foi possível identificar que há algumas diferenças do valor teórico e o medido dos resistores, valores esses que impactam pouco no valor final da medição de resistência. Na medição em série encontramos uma diferença de 400v no calculado e 420,9v no medido. No caso da medição em paralelo foi uma diferença um pouco menor com 0,034v no calculado e 0,031v no medido. Assim, podemos justificar a resistência equivalente. Perguntas 1. As medições estão de acordo com as expectativas? Justifique. Os valores não ficaram exatos conforme esperado, mas bem próximo. As diferenças podem ser justificadas com a mudança da resistência nos resistores. 2. Quando se tem resistores em SÉRIE, o que se pode afirmar quanto à resistência equivalente? Será maior, menor ou igual às resistências do circuito? Será sempre maior visto que é somada todas as resistências do circuito, pois a ligação em série depende que todas funcionem em conjunto para a corrente passar por ela. 3. Quando se tem resistores em PARALELO, o que se pode afirmar quanto à resistência equivalente? Será maior, menor ou igual às resistências do circuito? Será maior, visto que a resistência equivalente pode substituir qualquer uma das resistências e a paralela, pode funcionar com apenas um resistor. 4. Baseado nas características de tensão e corrente nas associações série e paralelo, como vocês acham que são ligadas as cargas na sua residência e na indústria? A tensão deve ser a paralela, visto que a tensão deve ser a mesma em todas as saídas. 10 Prática 3 - Circuito resistivo alimentado por fonte de tensão contínua: Leis de Kirchhoff. Objetivos Verificar o comportamento de um circuito resistivo alimentado por uma fonte de tensão contínua. Verificar experimentalmente as Leis de Kirchhoff. Revisão teórica Para circuitos elétricos complexos, como circuitos com mais de uma fonte e de resistores, sendo em série ou paralelo, é aplicada a lei de Kirchhoff. A primeira lei de Kirchhoff pode ser defina como a soma das correntes que entram em um “nó” é igual a soma das correntes que saem deste mesmo “nó”, como consequência da conservação da carga elétrica, onde soma algébrica das cargas existentes em um sistema fechado permanece constante. Cálculos R1 (Ω) R2 (Ω) R3 (Ω) 50 100 250 Lei das Tensões de Kirchhoff (LTK) -Vf + V1 + V2 = 0 -V2 + V3 = 0 ➔ -10v + 3,899v + 6,091v = 0,01v Lei das Correntes de Kirchhoff (LCK) -I1 + I2 + I3 = 0 I1 = I2 + I3 ➔ - 0,78A + 0,56A + 0,24A = 0,02A Calculando as tensões pela lei de Ohm R’ = 𝑅2∗𝑅3 𝑅2+𝑅3 R’ = 100∗250 100+250 = 71,43 Rt = R1 + R’ Rt = 50 + 71,43 11 Rt = 121,43v I1 = 10 121,43 = 0,083A I2 = 10−3,899 100 = 0,061A I3 = 0,083 – 0,061 = 0,022A Medidas Montagem GRANDEZA VALOR CALCULADO VALOR MEDIDO V1(v) 50 3,899 V2(v) 100 6,041 V3(v) 250 5,608 I1(A) 0,083 0,078 I2(A) 0,061 0,056 I3(A) 0,022 0,024 Osciloscópio fornecendo 10v para a corrente Resistor de 50Ω Medição resistor de 100Ω para 50Ω aprox. 0,078v Medição da v da corrente 10,01v resistor de 250Ω resistor de 100Ω Medição resistor de 50Ω para 100Ω aprox. 0,053v Medição resistor de 50Ω para 250Ω aprox. 0,024v 12 Visão superior com os resultados Conclusões Ao aferir os resultados podemos identificar que os resultados medidos são condizentes com os valores calculados. As somas dos resistores de 100Ω e 250Ω bateram com o valor total que é 0,078v e a corrente se manteve estável durante todo o processo conforme medido no multímetro 10,01v. Perguntas 1. Os valores medidos se aproximam dos valores calculados? Sim, todos valores medidos, se aproximaram dos calculados considerando as possíveis diferenças que podemos encontrar nos resistores. 2. A Lei das Tensões de Kirchhoff foi verificada através deste experimento? Justifique. Sim, foi verificada, visto que o valor medido de 10v foi o mesmo aplicado no osciloscópio e – v2 + v3 = 0, calculado deu 0,01v (devido as possíveis diferenças dos resistores). 3. A Lei das Correntes de Kirchhoff foi verificada através deste experimento? Justifique. 13 Sim, foi verificado, visto que -I1 + I2 + I3 = 0 conforme a lei, nos cálculos foi encontrado o resultado de 0,02ª (devido as possíveis diferenças dos resistores). Prática 1 - Conceitos Fundamentais: Tensão Contínua e Instrumentos de medição. Lei de Ohm Objetivos Revisão teórica Cálculos Medidas Conclusões Perguntas Prática 2 - Elementos de circuitos: Associação de Resistores: Série e Paralelo. Medição de Resistência. Objetivos Revisão teórica Cálculos Medidas Medições individuais Conclusões Perguntas Prática 3 - Circuito resistivo alimentado por fonte de tensão contínua: Leis de Kirchhoff. Objetivos Revisão teórica Cálculos Medidas Conclusões Perguntas
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