4 relatorio de LABOEM - medidas de resistencia e ponte de Wheastone

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT
UNIDADE ACADÊMICA DE FÍSICA - UAF
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ÓPTICA ELETRICIDADE E MAGNETISMO
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
4º RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE ÓPTICA ELETRICIDADE E
MAGNETISMO
MEDIDA DE RESISTÊNCIA
Professor: Pedro Luiz do Nascimento
Turma: 06
Aluno: Luís Antônio Acciolly da Silva
Matrícula: 121110206
CAMPINA GRANDE - PARAÍBA
NOVEMBRO - 2022
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SUMÁRIO
1 - INTRODUÇÃO 4
2 – MATERIAIS E MÉTODOS 7
2.1 – MATERIAIS 7
2.2 – MÉTODOS 7
3 – CONCLUSÕES 10
REFERÊNCIAS 11
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tabela de cores resistores. 5
Figura 2 - Associação em série de resistores. 5
Figura 3 - Associação em paralelo de resistores. 6
Figura 4 - Ponte de Wheatstone. 6
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Forma Comercial com Percentual 8
Tabela 2 - Forma Padrão 8
Tabela 3 - Ponte de Wheatstone 9
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1 - INTRODUÇÃO
Este relatório procura estudar métodos de medição dos valores de resistência
de um resistor, através de experimentos feitos em laboratório.
É possível medir a resistência dos resistores através de um ohmímetro,
multímetro analógico e digital e pelo código de cores.
Um galvanômetro é qualquer instrumento sensível à passagem de corrente
elétrica. Quando um fio é percorrido por certa corrente elétrica e se encontra sob a
influência de um campo magnético, uma força atuará sobre o mesmo. O valor desta
força é igual a:
F = i x λ x B, onde i é a corrente que atravessa o fio, λ é o comprimento do fio
e B é a indução magnética.
É por meio do galvanômetro que o multímetro analógico funciona. Para
calcular os valores de resistência basta submeter às resistências a uma diferença de
potencial e medir a corrente que passa pela mesma.
Se a tensão sobre a resistência é mantida constante, a corrente que circula na mesma é
inversamente proporcional ao valor da resistência, portanto o ponteiro do galvanômetro terá
deslocamentos inversamente proporcionais à resistência, ou seja, quanto menor a resistência
maior será o deslocamento do ponteiro.
O multímetro digital funciona convertendo a corrente elétrica em sinais digitais através
de circuitos denominados conversores analógico-digitais. Esses circuitos comparam a corrente
a medir com uma corrente interna gerada em incrementos fixos que vão sendo contados
digitalmente até que se igualam, quando o resultado então é mostrado em números.
Além desses dois modelos, há também o código de cores dos resistores. Nesse código
está presente uma tabela que contabiliza os valores, multiplicadores e tolerância dos resistores
industriais de acordo com uma faixa de cores. Na figura 1 é possível visualizar essa tabela.
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Figura 1 - Tabela de cores resistores.
É possível obter novos valores de resistência ao associar resistores em série e em
paralelo. Na associação em série a corrente que passa por todos os resistores associados são
iguais. A tensão total é a soma de tensão presente em cada resistor. Já o resistor equivalente é
a soma de todas as resistências. É possível observar na figura 2 uma associação em série de
resistores.
Figura 2 - Associação em série de resistores.
Na associação em paralelo a tensão dos resistores é igual, mas a corrente é dividida
entre eles. Para dois resistores associados em paralelo a resistência equivalente se dá por:
Req = 𝑅1 𝑥 𝑅2𝑅1+𝑅2
Na figura 3 é visto uma associação em paralelo de resistores.
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Figura 3 - Associação em paralelo de resistores.
Outro método utilizado para medir o valor de resistência de um resistor é a ponte de
Wheatstone. Para essa ponte é necessário saber a razão entre dois resistores e o valor de um
terceiro para descobrir a resistência do resistor rx. A montagem desta ponte é vista na figura
4.
Figura 4 - Ponte de Wheatstone.
O valor de Rx é determinado pela seguinte expressão:
Rx = R4 𝑅1𝑅2
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2 – MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 – MATERIAIS
Os materiais necessários para este experimento são: Multímetro Analógico Minipa ET
– 30009 e Standard ST – 505; Multímetro Digital Tektronix DM250; Prancheta, modelo do
laboratório; Resistores, cabos para ligação, uma pilha; Fonte de tensão regulável; Fio
homogêneo de 1,0 m; Potenciômetro; Microamperímetro (50μA); Acessórios de conexão.
2.2 – MÉTODOS
Na primeira parte do primeiro experimento é necessário observar os valores de
resistência dos resistores R1, R2, R3 e R4 pelo código de cores. Dessa forma, foi possível
observar que eles valem respectivamente 560Ω, 820Ω, 1,8KΩ e 2,2KΩ.
Prosseguindo, é necessário calcular o valor teórico de R1 + R2, R3 +R4, R1//R2 e (R1
+ R2)//( R3 +R4).
Na próxima etapa é utilizado um multímetro analógico na forma de ohmímetro para
determinar esses mesmos valores dos resistores, porém agora de forma prática. Também é
possível medi-los com o multímetro digital. Com o multímetro é colocado às ponteiras de
medição entre os terminais dos resistores e é observada a ponteira do medidor na escala com
seus respectivos valores.
Além disso, é pedido o cálculo do desvio percentual entre o valor teórico das
resistências com o valor observado na prática, por meio de:
Desvio Percentual = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜−𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜| |𝑥 100%𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
Após calculado, é necessário preencher a Tabela 1 – Forma Comercial com Percentual.
Tabela 1 - Forma Comercial com Percentual
Rx R1 R2 R3 R4 R1+R2 R3+R4 (R1+R2)/
/(R3+R4)
R1//R2
Código
de cor
560±5% 800±5% 1,8K±5% 2,2K±5% 1380±5% 4K±5% 1026±5% 333±5%
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Valor
Multímet
ro
590±50 900±50 1,8K±50 2,3K±50 1,5K±50 4K±250 1,1K±50 380±50
Desvio
Relativo
0,05 0,97 0 0,045 0,087 0 0,072 0,141
Desvio
Percentu
al
5,3% 9,7% 0 4,5% 8,7% 0 7,2% 14,1%
Tabela 2 - Forma Padrão
Rx R1Ω R2Ω R3Ω R4Ω R1+R2 R3+R4 (R1+R2)/
/(R3+R4)
R1//R2
Código
de cor
560±28 800±41 1,8K±90 2,2K±110 1380±69 4K±200 1026±159 333±50
Valor
Multímet
ro
590±50 900±50 1,8K±50 2,3K±50 1,5K±50 4K±250 1,1K±50 380±50
Desvio
Relativo
0,05 0,97 0 0,045 0,087 0 0,072 0,141
Desvio
Percentu
al
5,3% 9,7% 0 4,5% 8,7% 0 7,2% 14,1%
Para o experimento da ponte de Wheatstone foram utilizados os seguintes resistores:
R1 = 560Ω, R2 = 820Ω, R3 = 1,8kΩ e R4 = 2,2kΩ. Foi proposto a seguinte montagem
experimental, visto na figura 5.
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Figura 5 - Montagem experimental da ponte de Wheatstone.
É preciso fechar o contato móvel M, de forma a observar o deslocamento do ponteiro
do amperímetro a fim de não submetê-lo a uma grande corrente. É procurado determinar a
posição em que a ponte fica equilibrada, anotando os comprimentos L1 e L2 para cada Rx
utilizado na Tabela 3 - Ponte de Wheatstone.
Para o cálculo do Rx foi utilizado a seguinte expressão:
Rx = 𝐿1𝐿2 𝑅4
Tabela 3 - Ponte de Wheatstone
Rx(cores) R4(cores) L1(mm) L2(mm) Rx(calc.) %δ
1 560Ω 820Ω 37 63 482 17,5
2 820Ω 820Ω 48 52 757 7,7
3 1800Ω 820Ω 61 39 1282 28,7
4 2200Ω 820Ω 72 28 2109 4,1
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3 – CONCLUSÕES
Portanto, para a realização deste estudo foi necessário à leitura da apostila
disponibilizada, a utilização de fórmulas de medição, a fim de tornar os dados obtidos os mais
fiéis possíveis e dessa forma podermos determinar com precisão as medidas de resistência dos
resistores.
É notado que o código de cores apresenta bastante fidelidade com a realidade,
mostrando a sua grande eficácia.
Foi observado que, mesmo apresentando pequenas discrepâncias entre as medições, os
valores observados estavam dentro da faixa de tolerância, garantindo assim a fidelidade dos
experimentos.
Além disso, com este experimento é possível a medição de uma resistência de 100KΩ,
pois o multímetro analógico utilizado nas medições possui escala suficiente para este valor.
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REFERÊNCIAS
Apostila de Física Experimental II, Teoria e Prática, PEDRO L. Nascimento, LAERSON D.
Silva,WILSON F. Curi e Marcos J. A. Gama, edição desde 1998 até a presente data, guia de
Experimentos para a disciplina Física Laboratório de Óptica Eletricidade e Magnetismo,
edição desde 1998 até a presente data, PEDRO Luizdo Nascimento professor da
UAF/UFCG) e Participação de, ANTHONY Josean Cordeiro Caldas (Técnico) e WALBERT
W. Negreiros (Monitor).
Figura 1 - Apostila de Laboratório de Óptica Eletricidade e Magnetismo Física
Experimental II. Universidade Federal de Campina Grande. Centro de Ciências e
Tecnologia. Unidade Acadêmica de Física, 2019.1.
Figura 2 - Apostila de Laboratório de Óptica Eletricidade e Magnetismo Física
Experimental II. Universidade Federal de Campina Grande. Centro de Ciências e
Tecnologia. Unidade Acadêmica de Física, 2019.1.
Figura 3 - Apostila de Laboratório de Óptica Eletricidade e Magnetismo Física
Experimental II. Universidade Federal de Campina Grande. Centro de Ciências e
Tecnologia. Unidade Acadêmica de Física, 2019.1.
Figura 4 - Apostila de Laboratório de Óptica Eletricidade e Magnetismo Física
Experimental II. Universidade Federal de Campina Grande. Centro de Ciências e
Tecnologia. Unidade Acadêmica de Física, 2019.1.