Trabalho Unidade 3 - Eletrônica Analógica - Caroline Bueno

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Caroline da Silva Capriolli Bueno - Atividade 3 - N1 - Disciplina de Eletrônica Analógica
AVALIAÇÃO DOS
RESULTADOS - CAMPO
ELETROMAGNÉTICO
1. Com base nos seus conhecimentos justifique por que a bússola aponta para o
Norte geográfico sem que tenha necessidade de aplicar cargas na mesma? A
bússola aponta para o Norte por que a Terra forma um gigantesco imã que
exerce força de atração nessa direção.
2. Descreva o comportamento da agulha nas diferentes posições.
Bússola próxima a chave do circuito
Bússola próximo a lâmpada
Bússola no centro do circuito (posição de origem da bússola):
Bússola na posição do condutor ao fundo entre a lâmpada e a chave:
3. Descreva com base nos seus conhecimentos o comportamento da agulha
quando a chave era desativada. Ela volta a apontar normalmente ao norte da
bússola, que é atraído pelo sul magnético da terra, que é próximo ao norte
geográfico pois é interrompida a passagem de eletricidade artificial no
circuito.
4. Justifique o fenômeno ocorrido com a bússola quando se fechava o circuito. Quando se
fecha a chave do circuito se gera um campo magnético no condutor do circuito, esse
fenômeno ocorre devido a passagem de eletricidade no circuito e o magnetismo da
bússola.
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS -
CAPACITORES
1. Qual o módulo do valor de tensão (|𝑉𝑀𝑒𝑑|) exibida no multímetro conectado a
protoboard 1? Qual a tensão fornecida pela bateria (Vf) para este circuito? Qual o
valor da resistência (R) na qual o multímetro está conectado?
|𝑉𝑀𝑒𝑑| = -5,95V
Vf = 12V
R = 90KΩ
Para calcular a resistência interna do multímetro, utilize a equação abaixo:
𝑅𝑉 = (
|V
𝑀𝑒𝑑
|
|
|) 𝑅
Onde:
Vf = Tensão da fonte.
V𝑓 − 2 V𝑀𝑒𝑑
VMed = Tensão medida pelo multímetro.
R = Valor das resistências iguais utilizadas.
RV = Resistência interna do multímetro.
2. Qual o valor da resistência interna do multímetro (RV)? 3,5MΩ
3. Qual o valor da tensão apresentada pelo multímetro e o tempo que o capacitor
leva para carregar totalmente? O valor da tensão chega em 11,97V e leva o
tempo total de 13,97s.
4. Preencha a tabela 1 com os dados obtidos no carregamento do capacitor.
V63% 7,54V
Medições
Medição 1 2 3 4 Média
T63% (s) 1,95 1,99 1,93 2,01 1,97
Tabela 1 – Dados do carregamento do capacitor
5. Qual o valor da tensão apresentada pelo multímetro e o tempo que o capacitor
leva para carregar totalmente? O valor da tensão chega em 7,54V e leva o
tempo total de 2,4s.
6. Preencha a tabela 2 com os dados obtidos no descarregamento do capacitor.
V37% 4,43V
Medições
Medição 1 2 3 4 Média
T37% (s) 5,46 5,36 5,27 5,46 5,39
A constante de tempo de um circuito RC é dada por:
τ = R ∗ C
Onde:
τ é a constante de tempo em segundos;
R é a resistência em ohms;
C é a capacitância em farads.
Utilizando os dados do circuito 2 e ignorando a resistência interna do multímetro (devido à
sua influência desprezível no cálculo da constante de tempo) encontre:
τ Teórico = 1,8s
Os valores encontrados nos passos 5 e 6 são os valores encontrados
experimentalmente para a constante de tempo, anote esses valores abaixo:
τ Experimental1 = 4,42s
τ Experimental2 = 1,79s
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS -
MÁXIMA TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA
Medição
Resistência do
potenciômetro (Ω)
Tensão do
resistor R2 (V)
Tensão no
potenciômetro (V)
1 8 1,33 1,04
2 16 1,09 1,74
3 24 0,93 2,23
4 32 0,81 2,58
5 40 0,72 2,85
6 48 0,64 3,07
7 56 0,58 3,26
8 64 0,53 3,40
9 72 0,49 3,52
10 80 0,45 3,63
11 88 0,42 3,73
12 96 0,4 3,81
Tabela 1 – Dados experimentais da tensão
1. Preencha a tabela 1 de acordo com os dados experimentais obtidos
durante a realização do ensaio.
2. Qual o valor a tensão aplicada pela fonte? Qual o valor da resistência? A tensão é de
5V e a resistência é 20 Ω
Para o cálculo da corrente utilize a equação abaixo.
𝑉𝑓 = 𝑅𝑝 ∗ 𝑖
Onde:
Vf = Tensão da fonte
RP = Resistência do potenciômetro
i = Corrente elétrica do circuito
Os valores de corrente elétrica encontrados serão baseados na resistência do
potenciômetro, no entanto, por se tratar de um circuito em série, a corrente que passa
pelo potenciômetro é igual a corrente que circula pelos demais resistores.
3. Preencha a tabela 2 com a corrente que percorre o circuito em cada medição.
Medição
Resistência do
potenciômetro
(Ω)
Corrente
do circuito
(A)
Resistência
R2 (Ω)
Req = (Rp + R2)
Eficiência
(𝜂)
Potência
dissipada no
circuito
1 8 0,625 2,12 10,12 0,33 2,21
2 16 0,312 3,49 19,49 0,49 1,65
3 24 0,208 4,47 28,47 0,58 1,65
4 32 0,156 5,19 37,19 0,65 1,58
5 40 0,125 5,76 45,76 0,69 1,54
6 48 0,104 6,15 54,15 0,73 1,51
7 56 0,089 6,51 62,51 0,75 1,49
8 64 0,078 6,79 70,79 0,77 1,47
9 72 0,069 7,10 79,10 0,79 1,45
10 80 0,062 7,25 87,25 0,81 1,44
11 88 0,056 7,50 95,50 0,82 1,43
12 96 0,052 7,69 103,69 0,83 1,42
Tabela 2 – Dados experimentais do experimento
4. Com base nos valores obtidos de resistência dos resistores, determine a
resistência equivalente (Req) para cada medição feita no circuito e anote na
tabela 2.
Para encontrar a potência dissipada do circuito, você utilizará as resistências
apresentadas pelos resistores e potenciômetros, associando-as com os seus valores
de tensão.
Utilize a equação abaixo para encontrar a potência dissipada no circuito.
𝑃𝑜𝑡
𝐷𝑖𝑠𝑠𝑖𝑝𝑎𝑑𝑎
=
𝑉𝑖²
+
𝑅𝑖
𝑉2²
+
𝑅2
𝑉𝑝²
𝑅𝑝
Onde:
𝑉𝑖 = Tensão da resistência interna da fonte
Ri = Resistência interna da fonte
𝑉2 = Tensão no resistor R2
R2 = Resistência do resistor R2
𝑉𝑝 = Tensão no potenciômetro
RP = Resistência do potenciômetro
5. Anote os valores da potência dissipada na tabela 2.
Encontre os valores para a eficiência da transferência de potência utilizando a equação
abaixo.
𝜂 =
𝑅
𝑒𝑞
𝑅𝑒𝑞 + 𝑅1
Onde:
𝜂 = Eficiência na transferência de potência
Req = Resistência equivalente do circuito.
𝑅1 = Resistência interna na fonte
6. Anote os valores da eficiência na tabela 2.
7. Construa o gráfico da potência dissipada em função da eficiência. Para que
valor de eficiência foi observada a menor potência dissipada? Pode-se afirmar
que esse ponto é o de maior transferência de potência?
O ponto de maior transferência de potência é o ponto onde a carga é igual a
Resistência de Thevenin, nesse caso no ponto ocorre a maior transferência de
potência.
8. Analisando a resistência interna e externa. Quando transferência de potência
apresentará seu valor máximo? Justifique.
O valor da potência dissipada é diretamente proporcional à tensão, e
inversamente a resistência. Com isso, quanto menor a resistência
(considerada na teoria a resistência de Thevenin), maior a transferência de
potência.
9. Como o resistor R1 atua no circuito? Se não fosse colocado este resistor no
circuito o valor encontrado para máxima transferência de potência seria o
mesmo? Justifique.
A função do resistor R1 no circuito é simular a resistência interna da fonte.
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS -
RESISTIVIDADE
1. Qual o valor da temperatura inicial do sistema? Qual a resistência inicial do sistema
medida pelo multímetro?
Medida Temperatura (°C) Resistência (mΩ)
1 25 645,1
2 27 651,2
3 29 656,4
4 31 662
5 33 667,6
6 35 673,2
7 37 678,8
8 39 684
9 41 689,1
10 43 696,2
11 45 700,8
12 47 706
13 49 711,6
14 51 717,2
15 53 722,8
16 55 728
17 57 733,6
18 59 739,2
19 61 744,8
20 63 750,4
Tabela 1 – Dados experimentais
2. Com base no gráfico construído, qual o comportamento apresentado pela
resistividade do material quando este é submetido a uma variação de temperatura?
Conforme aumenta a temperatura, irá aumentar a resistividade.
3. Na sua opinião o material sofreria variação em sua resistividade se ao invés de
aquecido fosse resfriado? Explique. Sim, pois refrigerando o componente a
resistência tende a diminuir, devido à contração térmica.
4. Calcule o coeficiente de temperatura da resistividade do material utilizado no
experimento.
𝛥𝑅 = 𝑅𝑜. 𝛼. 𝛥T
𝛼 = 0,004299363057