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Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro- Brasileira Instituto de Engenharias e Desenvolvimento Sustentável – IEDS Curso de Engenharia de Energias Disciplina: Laboratório De Circuitos Elétricos Professor: Jairo Lima Do Nascimento Data da prática: 03/04/2023 Discente: Jorge Carmon Diogo Bie Matrícula: 2014105723 PRÁTICA 2: LEI DE OHM 1. INTRODUÇÃO As leis de Ohm, foram postuladas pelo físico alemão Georg Simon Ohm no ano de 1827, elas determinam a resistência elétrica dos condutores. Pela lei de Ohm, a resistência elétrica pode ser determinada pela razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica. Como disse Mattede (2010). “Sem dúvidas que a lei de Ohm é a lei mais importante sobre eletricidade, alguns profissionais podem até não concordar com meu ponto de vista, mas é inegável que é a fórmula mais aplicada nos cálculos elétricos”. Ambas as leis de Ohm permitem calcularmos importantes grandezas elétricas, como tensão, corrente e até resistência elétrica que estão atuando em um circuito elétrico. Porém, tais leis só podem ser aplicadas à resistências ôhmicas, nas quais possuem módulos constantes. A primeira lei nos diz que a diferença de potencial elétrico entre pontos de um resistor deve ser proporcional à corrente que passa pelo circuito. Disse Ferreira (2010).“Esse princípio indica também que a intensidade de corrente elétrica do condutor de resistência constante é proporcional à diferença de potencial aplicada entre suas extremidades”.Assim, de acordo com a lei, a razão entre o potencial elétrico e a corrente é sempre constante para resistores ôhmicos. Essa diferença se dá pelo consumo de energia proveniente dos elétrons, uma vez que essas partículas transferem parte de sua energia dos átomos da rede cristalina, quando conduzidos por meios que apresentem resistência à sua condução. Essa dissipação de energia é chamada de “efeito Joule”. E= R*i (1) E = Tensão ou potencial elétrico; R = Resistência elétrica; i = Corrente elétrica. Para realizar as medições na presente prática, utilizou-se o Multímetro nas funções de Voltímetro, Amperímetro e Ohmímetro. Para a medição da tensão elétrica, o Voltímetro deverá ser inserido em paralelo no circuito. Já para medições de corrente ele deverá está inserido e posicionado em série, para medir corretamente o valor da corrente do circuito. Figura 1: Circuito com Dois Resistores. Fonte: Princípios de Eletricidade e Magnetismo, 2023. 2. OBJETIVOS DO EXPERIMENTO a) Utilizar o multímetro para medidas de tensão, corrente e resistência; b) Familiarização com os instrumentos; c) Verificação da Lei de Ohm; d) Constatar a existência de resistências não - Ôhmicas. 3. METODOLOGIA Utilizar um multímetro e três resistores com diferentes resistências para fazer duas medições para cada resistor com o auxílio de placas de ensaios para fixar os resistores e garantir medidas com maior precisão. 3.1 materiais utilizados a) Fonte de Tensão e Corrente variável; b) Multímetro; c) Resistores; d) Diodo; e) Cabos de conexão. 3.2 Procedimento experimental Utilizando um multímetro e três resistores com diferentes resistências fez-se duas medições para cada resistor com o auxílio de placas de ensaios para fixar os resistores e garantir medidas com maior precisão. observe a Tabela 1, apresentada nos resultados a seguir. Posterior a esse processo, utilizando a tabela de cores disponível no laboratório, calculou-se a resistência teórica para cada resistor. Assim utilizando as medidas obtidas com o Multímetro e os resultados teóricos calculados por meio da tabela de cores de referência fez-se uma equiparação por meio da fórmula de erro relativo para verificar se os resultados do teste prático estavam dentro da margem de erro estipulada como aceitável para cada resistor. Em seguida montou-se o circuito elétrico da Figura 2, com o resistor número 2 que apresentou resistência de 471 Ω, dois cabos com uma ponta bana e outra garra , o multímetro e a fonte da marca Tektronix modelo PWS2721 DC Power Supply 0-72 V, 1.5 A. Onde montou-se um circuito fechado seguindo a configuração da Figura 1.1-a do roteiro, estruturando assim um circuito com resistência, que nos permitiu obter os dados registrados na Tabela 2 dos resultados. Figura 2: Circuito Com a Resistência. Em seguida, utilizando uma lâmpada ao invés do resistor, montou-se um circuito de acordo com a configuração da figura 1.1-b, como ilustrada na Figura 3, com o multímetro observou-se como produto os dados exibidos na Tabela 3. Figura 3: Circuito Com Lâmpada. Visando se ter uma melhor visualização e análise dos dados obtidos na montagem dos dois circuitos citados anteriormente e com o auxílio do software scilab fez-se a inserção dos dados na aplicação para plotagem dos gráficos de tensão versus corrente Figuras 5 e 6. Utilizando um diodo 1N4007 organizou-se um circuito conforme a Figura 1.2, e inseriu-se algumas tensões de entrada para se verificar o comportamento da corrente segundo o aumento das tensões de entrada inseridas no circuito analisado. Conforme realizado o procedimento anotou-se os valores de corrente apurados em µA pelo multímetro. Figura 4: Circuito Com Diodo. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Resultados O primeiro resultado adquirido durante a execução dos experimentos foi o valor médio das resistências dos três resistores estudados, sendo realizada a média com os valores obtidos para cada um deles, como demonstrado na Tabela 1. Tabela 1: Medidas das Resistências em Ω e kΩ Por Resistor e a Média. Conforme expresso nos procedimentos anteriormente mencionados, com o apoio da tabela de cores presente no laboratório, foram calculados os valores reais esperados de resistência Resistor 1: 47 X 1 kΩ = 47 kΩ → ± 5% Resistor 2: 47 X 10 Ω = 470 Ω → ± 10% Resistor 3: 12 X 100 Ω = 1200 Ω → ± 5% Partindo dos resultados obtidos no experimento 1, e com os valores das resistências já definidos , aplicou-se a fórmula do erro relativo para equiparar os resultados obtidos ao resultados esperados, assim como demonstrado a seguir: Resistor 1: Erro relativo R1 = 470−471 / 470 �100 = − 0, 21% Resistor 2: Erro relativo R2 = 47−45,6 / 45,6 �100 = 3, 07% Resistor 3: Erro relativo R3 = 1.200,0−1.172,0 / 1.172,0 �100 = 2, 38% Observando-se os resultados mostrados na Tabela 1, e os cálculos realizados, comprovou-se que o valor de resistência dos três resistores não apresentou nenhuma Resistor Medida 1 Medida 2 Média 1 471 Ω 471 Ω 471Ω 2 45,6 (kΩ) 45,6 (kΩ) 45,6 (kΩ) 3 1.172,0 (Ω) 1.172,0 (Ω) 1.172,0 (Ω) diferença significativa em relação aos valores esperados, onde o maior percentual de erro relativo encontrado foi de aproximadamente 3,07%. O experimento 3.2, proporcionou aos estudantes observar o efeito da resistência de um resistor em um circuito elétrico, por meio de um relacionamento entre as correntes, vide coluna 2 - Tabela 2, e a tensão em Volts na coluna 3 da Tabela 2 ambos medidos pelo equipamento de medição utilizado. Tabela 2: Tensão de Entrada, Corrente, Tensão Medida, Corrente Calculada. Tensão de entrada [Volts] Corrente [mA] Tensão [Volts] Corrente Calculada pela Lei de Ohm [V=R*I] [mA] 4 8,34 3,98 8,45 7 14,67 6,97 14,79 10 21,00 9,96 21,14 4.2 Discussões Assim, com os dados de tensão e corrente aferidos, foram obtidas as relações apresentadas na Figura 5, onde se pode observar claramente uma relação linear. Temos ssim que a corrente neste circuito é pontualmente proporcional à diferença de potencial, chegando ao valor de uma resistência constante, aproximadamente 475 Ω. Figura 5: Gráfico do Circuito com Resistor. Contudo, em seguida no circuito com uma lâmpada incandescente funcionando como uma resistência , obteve-se osvalores de corrente demonstrados na Tabela 3, para cada entrada de tensão repassada pela fonte. Tabela 3: Tensão de Entrada, Corrente, Tensão Medida no Circuito. Tensão de entrada [Volts] Corrente [mA] 10 76 20 99 30 114 40 124 50 135 Conforme constatado na Figura 6, essa relação entre as tensões e correntes diferentes do primeiro resistor, não tem um comportamento linear , mas sim vemos um exemplo de curva . Figura 6: Gráfico do Circuito da Lâmpada. Para finalizar, utilizou-se um diodo em um circuito em série para manter o sentido único da corrente, contemplando-se então as seguintes correntes verificadas em µA , como ilustra a Tabela 4. Tabela 4: Tensão de Entrada [Volts], Corrente Medida no Circuito. V[Volts] I [µA] 0,3 0,7 0,4 8,1 0,5 66,6 0,6 318 0,7 832 0,8 1540 A Figura 7, é a resultante de um teste com um diodo, onde visivelmente conseguimos perceber que o mesmo não tem uma sujeição linear entre as tensões que foram aplicadas em seus terminais. Figura 7: Gráfico de Circuito com Diodo. No circuito montado para a Figura 2, observou-se que os valores medidos estão próximos ou iguais aos calculados. Nota-se que para os demais circuitos montados os valores de corrente e tensão nos circuitos também foram sempre os mesmos que estavam previstos nos cálculos que haviam sido realizados inicialmente. Os valores foram calculados a partir das leis de Kirchhoff para as tensões nas malhas e também as correntes através dos nós, esse procedimento foi realizado para todos os valores e para os circuitos montados. A leis de Kirchhoff nos permite elaborar um circuito denominado divisor de tensão, isso equivale a um circuito proporcional, gerando uma tensão de saída sempre com a mesma proporção em relação à entrada fornecida o que permite prever valores de corrente que passarão através dos nós e a queda de tensão que ocorrerá em cada resistor do circuito. Assim, notou-se que de acordo com a teoria apresentada, os valores encontrados pelos cálculos e medições estão condizentes com o esperado. 5. CONCLUSÃO Pela presente prática, pode -se concluir que o circuito 1 no qual foi conectado apenas um resistor de 470 Ω, obedece-se às características da lei de Ohm, tendo a um comportamento linear, onde sua resistência permanece constante. Contudo, quando observa-se os dois outros circuitos onde temos uma lâmpada incandescente, ou um diodo funcionando como dispositivo de resistência temos ambos com características não ôhmicas. Além disso, os gráficos validam tal estimativa, sendo possível notar claramente o comportamento das linhas dos gráficos que foram plotados utilizando os Softwares Scilab e Excel. Notou-se também que todos os cálculos realizados foram comprovados e constatados através das análises, na qual os valores medidos utilizando o multímetro digital para medir tensão e corrente foram exatamente iguais ou estão dentro da tolerância de 5%. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MATTEDE, Henrique. Lei de Ohm. 2010. Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/lei-de-ohm/. Acesso em: 18 maio. 2023. FERREIRA, Rafael. Lei de Ohm. Ligações de circuitos trifásicos.São Paulo:Atena 2010.
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