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1 Circuitos elétricos 1 Heuler Procópio Dornelas Lage Centro Universitário Uninter Pap – R. Duque de Caxias, 201 - Centro, Cel. Fabriciano - MG, 35170-009 – Minas Gerais - Brasil e-mail: heulerpdl@outlook.com Esse trabalho tem por objetivo apresentar os resultados aferidos durante a realização dos experimentos com o laboratório prático Uninter e o Matlab. Palavras chave: Circuito, Componentes, medições. Introdução Com o objetivo de aferir as experiências propostas para a construção dos circuitos de forma prática, foram realizados os experimentos que serão aqui registrados e narrados quanto aos resultados esperados e obtidos para cada exercício. Procedimento Experimental 1 Foi realizado nesse experimento a montagem do circuito contendo uma fonte variável CC e um resistor em série com a fonte de 2,9Kohms conforme o cálculo obtido através do número RU 1567558, os resultados a seguir e as imagens com as aferições realizadas para cada nível de tensão seguem nas figuras 1, 2 e 3 a seguir: A) Calcule os valores teóricos da corrente para cada um dos casos indicados na tabela; I0=0/2900 = 0mA I1=5/2900 = 1,72mA I2=10/2900 = 3,44mA I3=12/2900 = 4,13mA B) Utilizando o Multisim Online, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão conforme o indicado na tabela; Figura 1 - Circuito com alimentação 5Vcc simulado no Multisim Figura 2 - Circuito com alimentação 10Vcc simulado no Multisim Figura 3 - Circuito com alimentação 12Vcc simulado no Multisim Análise e Resultados Observamos nos resultados como a aplicação da lei ohm funciona, através das medições realizadas no Multisim foi possível observar as correlações entre as grandezas de tensão, corrente e resistência. Foi possível verificar o desvio entre o cálculo teórico e o resultado prático. 2 Figura 4 - Gráfico resultados do experimento resistor de 2,9Kohms V R1 Cor- rente téorica calcu- lada (mA) Cor- rente simu- lada no Multi- sim Corrente Experi- mental utili- zando o laborató- rio Erro experi- mental %Erro 0 2900 0 0 0 0 5 2900 1,72 1,72 1,71 0,99% 10 2900 3,44 3,44 3,85 1,12% 12 2900 4,13 4,13 4,13 1,00% Tabela 1 - Dados experimentos resistor de 2,9Kohms Figura 5 - Circuito montado com a tensão de 12Vcc aplicada, Req de 3Kohms. Para o experimento prático com a montagem do circuito no protoboard, foi utilizado uma associação de 3 resistores de 1Kohm em série, afim de obter a resistência equivalente de 3Kohms sendo esse valor próximo ao resultado obtido no cálculo de 2,9Kohms obtido através do cálculo a partir das informações do RU 1567558. Figura 6 - Montagem do experimento 2 na protboard. 3 Procedimento Experimental 2 No procedimento 2, realizei a montagem de um circuito composto por 3 resistores em série, afim de obter um circuito divisor de tensão, sendo os resitores adotados de 1Kohm, 2,2Kohms e 4,7Kohms, resultando um resistência equivalente de 7,9Kohms. Os resultados obtidos seguem nos registros abaixo conforme a tabela 2 e o gráfico da figura 8. V (ten- são de teste) Potência calcu- lada teó- rica (W) Potência teórica simulada no Mul- tisim (W) Potência Ex- perimental utilizando o laboratório (W) Erro ex- perimen- tal %Erro 0 0 0 0 0 5 2,51 2,55 2,53 0,80% 10 10,24 10,23 10,24 0,00% 12 14,69 14,68 14,7 0,07% Tabela 2 - Registros obtidos no circuito 2 Figura 7 - Gráfico dos valores obtidos no circuito 2 A seguir na figura 9, a montagem do circuito realizada no Multisim, aqui exemplificando o funcionamento com o nível de tensão em 5Vcc. Figura 8 - Circuito montado no Multisim da prática 2 Foi possível aferir e verificar na prática através do protoboard a aplicação direta da lei ohm, bem como a correlação entre tensão, corrente e resistência num circuito. Para a montagem prática no protoboard, tivemos uma particularidade para os testes em 10 volts, onde nos terminais da fonte disponível no kit laboratório não é possível selecionar a tensão de 10Vcc, sendo assim, foi conectado ao terminal de 12Vcc e ajustada a fonte para mínima tensão possível de 11,4Vcc para realização dos testes o mais próximo possível a escala de 10Vcc. Sendo assim, os resultados a seguir para essa etapa do teste foi realizado considerando a partir desse nível de tensão. Tabela 3 - Tabela de erro para o experimento 2 0 5 10 12 0 2,51 10,24 14,69 0 2,53 10,24 14,7 0 0,80% 0,00% 0,07%0 5 10 15 20 1 2 3 4 V (tensão de teste) Potência calculada teórica (W) Potência Experimental utilizando o laboratório (W) Erro experimental %Erro V (ten- são de teste) %EVR1 (V) %EVR2 (V) %EVR3 (V) %Ecorrente 5 0,20% -0,016% -0,040% 1,04% 11,3 0,22% -0,014% -0,030% 1,06% 12 0,21% -0,015% -0,033% 1,03% 4 Figura 9 - Gráfico e a tabela dos resultados obtidos do exercício com divisor de tensão Figura 10 - Montagem e medições do circuito com divisor de tensão Abaixo temos os valores registrados no experimento prático com a montagem do circuito no protoboard. Não foi possível ajustar a fonte em 10Vcc devido a regulagem não possibilitar esse nível de tensão, foi realizado o teste com a tensão de 11,3Vcc para esse estágio devido a fonte saturar com a tensão inferior a 11,2Vcc. Tabela 4 - Resultados experiência 2 V (ten- são de teste) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) Cor- rente 0 0 0 0 0 5 5 4,36 2,97 0,63 10 10 8,73 5,94 1,26 12 12 10,48 7,13 1,51 V (tensão de teste) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) Corrente 5 3,03 1,4 1,06 0,66 11,3 6,65 2,9 1,42 1,43 12 7,16 3,3 1,51 1,53 5 Figura 11 - Gráfico resultados experiência 2 Figura 12 - Experimento 2 – Montagem no protoboard e medição das correntes em série 5 11,3 12 3,03 6,65 7,16 1,4 2,9 3,3 1,06 1,42 1,51 0,66 1,43 1,53 1 2 3 V (tensão de teste) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) Corrente 6 Figura 13 - Gráficos de % erros As diferenças entre o valor teórico e o calculado se dão devido ao valor real de tensão da fonte e o percentual de erro apresentado pelo resistor. Experiência 3 – Divisor de corrente Realizei a montagem do circuito sugerido no Multisim conforme imagens abaixo. Figura 14 - Multisim - Divisor de corrente Para os teste realizados, registramos os seguintes resultados a seguir conforme a tabela 5; Tabela 5 - Resultados obtidos através da prática no protoboard V (ten- são de teste) IR1 (mA) IR2 (mA) IR3 (mA) 5 5 2,72 1,06 10 10 4,54 2,12 12 12 5,45 2,55 Conclusão Foi possível aferir e verificar como se dá a correlação entre as grandezas de tensão, corrente e resistência de um circuito conforme a lei de ohm, além do aperfeiçoamento no uso da ferramenta para simulação de circuito Multisim. 5 0,20% -0,016% -0,040% 1,04% 11,3 0,22% -0,014% -0,030% 1,06% 12 0,21% -0,015% -0,033% 1,03% -2 0 2 4 6 8 10 12 14 V (tensão de teste) %EVR1 (V) %EVR2 (V) %EVR3 (V) %Ecorrente 7 Figura 15 - Resultados da tabela representados graficamente Figura 16 - Circuito com resistores em paralelo montados no protoboard Figura 17 - Medição de corrente da associação paralelo dos resistores V (ten- são de teste) IR1 (mA) IR2 (mA) IR3 (mA) 5 5,3 2,32 0,07 11,3 11,4 5,15 0,16 12 12,1 5,5 0,17 Figura 18 - Tabela com os resultados obtidos na montagem prática com o protoboard. Figura 19 - Resultados gráficos tensão x corrente 1 2 3 IR3 (mA) 1,06 2,12 2,55 IR2 (mA) 2,72 4,54 5,45 IR1 (mA) 5 10 12 V (tensão de teste) 5 10 12 5 10 12 5 10 12 2,72 4,54 5,451,06 2,12 2,55 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 IR3 (mA) 0,07 0,16 0,17 IR2 (mA) 2,32 5,15 5,5 IR1 (mA) 5,3 11,4 12,1 V (tensão de teste) 5 11,4 12 5 11,4 125,3 11,4 12,1 2,32 5,15 5,5 0,07 0,16 0,17 0 5 10 15 20 25 30 35 8 V (ten- são de teste) %EiR1 (V) %EiR2 (V) %EiR3 (V) 5 0,10% 0,016% 0,010% 11,4 0,12% 0,014% 0,010% 12 0,11% 0,015% 0,013% Figura 20 - Tabela de erros do experimento Figura 21 - Gráfico de erros do experimento Experiência 4 – Equivalente de Thevenin Nesse experimento foi realizada a montagem do circuito para aferir a equivalente de Thevenin, sendo realizada a montagem no simulador Multisim e na prática através da montagem do circuito no protoboard conforme a seguir. Figura 22 - Circuito montado no Multisim para prática 1 2 3 %EiR3 (mA) 0,010% 0,010% 0,013% %EiR2 (mA) 0,016% 0,014% 0,015% %EiR1 (mA) 0,10% 0,12% 0,11% V (tensão de teste) 5 11,4 12 0 2 4 6 8 10 12 14 %EiR3 (mA) %EiR2 (mA) %EiR1 (mA) V (tensão de teste) 9 Realizei a montagem do circuito no protoboard e no Multisim para realização dos experimentos práticos conforme abaixo; Figura 23 - Medição de tensão nó V1 Figura 24 - Medição tensão VR2 10 A - TÉORICA CAUCU- LADA B - SIMULADA NO MULTISIM C - EXPERIMEN- TAL D - ERRO EXPE- RIMENTAL I1 3,85 3,84 3,87 1% I2 1,2 1,19 1,2 0% I3 2,65 2,64 2,65 0% I4 0,92 0,91 0,89 -3% I5 1,73 1,72 1,77 2% V1 8,13 8,15 8,2 1% V2 5,52 5,51 5,58 1% VR1 3,84 3,82 3,81 -1% VR2 8,14 8,15 8,2 1% VR3 2,65 2,64 2,6 -2% VR4 0,51 0,51 0,49 -4% VR5 3,78 3,79 3,81 1% VR6 1,73 1,72 1,75 1% VTH 1,74 1,72 1,73 -1% Tabela 6 - Resultados experimento 4 Figura 25 - Gráfico de correlação das correntes aferidas no experimento I1 I2 I3 I4 I5 D - ERRO EXPERIMENTAL 1% 0% 0% -3% 2% C - EXPERIMENTAL 3,87 1,2 2,65 0,89 1,77 B - SIMULADA NO MULTISIM 3,84 1,19 2,64 0,91 1,72 A - TÉORICA CAUCULADA 3,85 1,2 2,65 0,92 1,73 0 2 4 6 8 10 12 14 Correlação das correntes 11 Figura 26 - Correlação das tensões Conclusões Em todos os experimentos realizados nesse trabalho, foi possível aferir e correlacionar as leis de ohm na prática, seja na montagem físicas dos circuitos ou na simulação via plataforma Multisim. O conhecimento teórico aliado a prática proporciona verificar de forma direta como a teoria se dá. Referências [1] Eng. Rômulo Vieira Albuquerque, “Análise e circuitos em corrente contínua” (2018) 12-40 V1 V2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 VR6 VTH D - ERRO EXPERIMENTAL 1% 1% -1% 1% -2% -4% 1% 1% -1% C - EXPERIMENTAL 8,2 5,58 3,81 8,2 2,6 0,49 3,81 1,75 1,73 B - SIMULADA NO MULTISIM 8,15 5,51 3,82 8,15 2,64 0,51 3,79 1,72 1,72 A - TÉORICA CAUCULADA 8,13 5,52 3,84 8,14 2,65 0,51 3,78 1,73 1,74 0 5 10 15 20 25 30 Correlação das tensões
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