PRÁTICA 10- VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA
SEMESTRE 2023.1
PRÁTICA 10: VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO.
ALUNO: Ingride Silva de Sousa
MATRÍCULA: 542571
CURSO: Engenharia de Petróleo
TURMA: 18
PROFESSOR: Afonso Moura
Fortaleza - Ce
1 - OBJETIVO.
- Conhecer e utilizar as funções voltímetro e amperímetro de um multímetro
digital.
- Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando se varia a voltagem,
mantendo constante a resistência.
- Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando se varia a resistência,
mantendo constante a tensão aplicada.
2 - MATERIAL.
- Fonte de Tensão regulável;
- Placa de circuito impresso;
- Placa com 5 resistores iguais em série;
- Resistor de 120 kΩ;
- Multímetros Digitais (dois);
- Cabos (cinco).
3 - PROCEDIMENTO.
Iniciamos o procedimento utilizando o Voltímetro, onde o valor de tensão mais alto
que o voltímetro pode medir para uma determinada seleção de chaves seletoras é chamado de
ESCALA ou ESCALA COMPLETA. O voltímetro possui várias escalas de tensão e você
deve escolher uma com base no tamanho da medição que deseja medir.
Escalas DC e AC do voltímetro de na bancada foram: DC: 600V, 200V, 20V, 200mV. AC:
600V, 200V, 2M , 200k , 20k , 200 .Ω Ω Ω Ω
Na medição de tensão contínua, colocamos a fonte de tensão em 10 V, selecionamos a
escala apropriada no voltímetro e a usamos para medir a tensão de saída da fonte. A voltagem
da escola é 20V. Fazemos as conexões (a saída positiva da fonte deve ser ligada na entrada
vermelha do circuito impresso e a saída negativa deve ser ligada na outra entrada do circuito
impresso). A tensão da fonte será reduzida de acordo com o valor do resistor. Medimos a
tensão entre os pontos do circuito, na Tabela 3.1. Anotando o valor medido e a escala
utilizada do Voltímetro.
Figura 3.1 - Circuito para o primeiro procedimento.
Fonte: produzido pelo autor do “Roteiro -
prática 10” disponível pelo classroom
turma 18.
Acesso 03 de jul. de 2023.
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Tabela 3.1 - Medidas de tensão.
V01 V02 V03 V04 V05
Valor Medido 2,06 V 3,45 V 5,95V 9,06 V 10,00V
Escala Utilizada 20V 20V 20V 20V 20V
V15 V12 V23 V34 V45
Valor Medido 7,93V 1,38V 2,48V 3,10V 0,935V
Escala Utilizada 20V 20V 20V 20V 2V
fonte: o próprio autor
Verificamos se V05 = V01 + V12 + V23 + V34 + V45 9,95v 9,955 v≈ →
Para a medida da tensão alternada, quando ajustamos o multímetro para medir a
tensão alternada , a tensão medida é a tensão efetiva, que é representada por VEF ou (VRMS).
O valor efetivo da tensão para uma senóide pura (função tipo senóide) é dado por VEF = ,𝑉𝑃
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onde Vp é o valor máximo ou pico da tensão senoidal. Tensão efetiva tem o seguinte
significado: é um valor de tensão constante que, aplicado ao mesmo resistor, produzirá a
mesma dissipação de potência que uma tensão senoidal.
Para entender um pouco sobre as instalações elétricas residenciais que vamos utilizar
neste próximo experimento, precisamos entender como funciona: o A ABNT (Associação
Brasileira de Normas Técnicas) criou a Norma NBR (Norma Brasileira) 14136, que
especifica a norma para plugues e tomadas residenciais utilizados no Brasil. A norma
brasileira ABNT 14136 estabelece o seguinte posicionamento, ver figura 3.2: onde o Neutro:
Ponto à esquerda; Terra: Ponto central acima; Fase: Ponto a direita.
Figura 3.2 - Norma para o posicionamento dos terminais, Fase, Neutro e Terra nas tomadas
no padrão antigo (esquerda) e no novo padrão brasileiro (direita).
Fonte: produzido pelo autor do “Roteiro - prática 10”
disponível pelo classroom turma 18.
Acesso 03 de jul. de 2023.
As medições de tensão entre a linha e o neutro devem
indicar 220 V (ou 110 V, dependendo dos padrões da concessionária), e as medições entre a
linha e o terra devem indicar 220 V (ou 110 V). Idealmente, a medição entre neutro e terra
deve ser zero, mas devido ao mau desempenho das instalações elétricas, medições de
diferenças de potencial de até 5 V são aceitáveis. Valores maiores que 5 V indicam problema
na instalação elétrica. Em uma instalação elétrica correta, apenas o contato acidental com os
condutores de fase pode resultar em choque elétrico. Tocar no fio neutro ou terra não deve
causar choque elétrico; um choque no fio neutro e/ou terra indica uma falha na instalação
elétrica.
O Multímetro MINIPA Modelo ET-1005 possui duas escalas para medir tensões CA:
a escala de 200 V para medir tensões CA de até 200 V e a escala de 600 V para medir tensões
CA entre 200 V e 600 V. A faixa de 600 V também pode ser usada para medição de 0 a 200
V, mas sua precisão de medição é menor, portanto, se observarmos uma tensão medida menor
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que 200 V durante a medição na faixa de 600 V, teremos que mudar o seletor do multímetro
para a escala de 200 V para medições mais precisas.
Medimos as tensões alternadas da bancada (tomadas da mesa e saída AC da fonte) e
indique em cada caso o valor eficaz, seu valor de pico correspondente e a escala utilizada.
Anotamos os valores medidos na Tabela 4.2.
Tabela 3.2 - Medidas de tensão alternada.
Vnominal (V) Escala (V) VEF MEDIDO(V) VPICO(V)
TOMADA DAMESA 200 600v 217 307≈
SAÍDA DA FONTE 6 V 6 200v 5,60 8,8≈
SAÍDA DA FONTE 12 V 12 200v 11,7 16≈
fonte: o próprio autor
No segundo procedimento vamos utilizar o amperímetro onde tem várias escalas de
corrente, onde a escolha deve ser feita em função da ordem de grandeza da medida a ser
realizada. As escalas do amperímetro da bancada que utilizamos foram: 200 mA, 20 mA,
2000 UA. Na escolha das escalas do multímetro na qual o voltímetro na escolha uma escala
levando em conta que, segundo a Tabela 3.3, a tensão nominal máxima será de 10 V. No
amperímetro escolha uma escala tendo em mente a corrente máxima (que você deve calcular)
para uma tensão de 10V e uma resistência de 120 kΩ:
U=R.i 10=120k .i i=→ Ω → 10𝑉120𝑘Ω = 83µ𝐴
Escolhemos a tensão na fonte de modo que sobre o resistor de 120 kΩ seja aplicada
cada uma das tensões indicadas na Tabela 3.3. Anotamos as correntes correspondentes e as
tensões efetivamente aplicadas.
Figura 3.3. Circuito para medida da corrente em função da tensão.
Fonte: produzido pelo autor do “Roteiro - prática 10” disponível pelo
classroom turma 18.
Acesso 03 de jul. de 2023.
Tabela 3.3 - Medidas de corrente versus voltagem.
* Voltagem sugerida.
** Voltagem efetivamente aplicada.
fonte: o próprio autor.
Na corrente em função da resistência medimos as resistências: R1, R1 + R2, R1 + R2+
R3. Calculamos a corrente máxima e indique a escala a ser utilizada.
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V(volts)* V (volts)** I( A)µ V/I (Ohms)
2 2,00 V 16 12 × 104Ω
4 4,00 V 32 12 × 104Ω
6 6,00V 49 12 × 104Ω
8 8,00V 66 12 × 104Ω
10 10,00V 83 12 × 104Ω
U=R.i
10=120k .iΩ
i= caso o R1 medido desse 120 k10𝑉120𝑘Ω = 83µ𝐴
como deu 118 então:
i = = 85 0,0847…µA10𝑉118𝑘Ω µ𝐴 →
Tabela 3.4 - Corrente em função da resistência.
Resistores Rmedido( )Ω I ( A)µ
R1 118k 85
R1+R2 238k 41
R1+R2+R3 357k 27
R1+R2+R3+R4 477k 21
R1+R2+R3+R4+R5 595k 16
fonte: o próprio autor
Figura 3.4 - Circuito montado do R1:
Fonte: próprio autor.
4 - QUESTIONÁRIO.
1-Indique a escala do multímetro MINIPA, modelo ET-1005, que você utilizaria para
medir as seguintes tensões (justifique):
( a ) de uma bateria utilizada em aparelhos portáteis, ilustrada na Figura 4.1
(esquerda).
R: A bateria utilizada em aparelhos portáteis possui 9V então a escala adequada é de 20 V.
( b ) alimentação de ferro elétrico de passar roupas.
R: A tensão fornecida pela alimentação do ferro elétrico gira em torno de 110 V e 220 V,
necessitando de uma escala de 200V e de 600 V respectivamente.
( c ) bateria de um automóvel.
R: A bateria do automóvel possui 12 V. Logo, a escala de 20v seria a mais adequada para a
situação.
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Figura 4.1 – Imagens de uma bateria para equipamentos portáteis (esquerda) e bateria
de um automóvel (direita). As imagens não estão em uma mesma escala.
Fonte: Imagens adaptadas de: https://www.mercadolivre.com . Acesso em 03 de jul. 2023.
2- Considerando o multímetro MINIPA, modelo ET-1005,indique na tabela abaixo qual
a escala apropriada para medir as correntes elétricas indicadas. Indique a unidade da
escala apropriada.
fonte: próprio autor
3- Um estudante mediu a diferença de potencial entre E e F e encontrou 32 V. Entre D e
F encontrou 54 V, entre B e C encontrou 70 V. Qual a diferença de potencial entre D e E
e entre C e D?
R= VF - VE = 32 V
VF-VD = 54 V
VF-VD = (VF-VE) + (VE-VD)
54 = 32 + (VE-VD) então a diferença de potencial entre De E é:
(VE-VD) = 54-32 = 22 V
O potencial entre B e F é 160 V.
A diferença de potencial entre B e F é igual a diferença de potencial entre B e C, mais a
diferença entre C e D é mais a diferença entre De F assim, temos:
VB-VF = (VC-VB) + (VD-VC) + (VF-VD).
Substituindo
160= 70 + (VD-VC) + 54,2
(VD-VC)= 160 - 70 - 54 = 36 V
4- Considerando os dados obtidos na Tabela 10.4, calcule a potência dissipada pelo
resistor R1 quando somente este resistor fazia parte do circuito.
R = P = V * I
P = 10 V * 83 = 0,83 mWµ𝐴
O enunciado a seguir e a Figura 4.2 valem para as questões 5, 6, 7 e 8.
No circuito da Figura 4.2 podemos ver uma fonte de tensão alternada regulada em 312
V alimentando um circuito formado por uma resistência (com faixas: vermelha, violeta,
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https://www.mercadolivre.com
marrom e dourada) em série com uma lâmpada de filamento. Dois multímetros: o 1
ligado em paralelo com a lâmpada mede a tensão alternada sobre ela, enquanto o 2,
ligado em paralelo com o resistor, mede a tensão alternada sobre este.
OBS: Os dois multímetros estão selecionados nas escalas para medidas de correntes
alternadas de 750 V e 200 V, respectivamente.
5 - Qual o valor da resistência? Considere o valor da resistência como sendo exatamente
igual ao valor nominal indicado pelo código de cores.
R = A resistência no circuito é de 271 Ω, com base na decodificação das faixas de cores da
resistência: vermelha (2), violeta (7), marrom (1) e dourada tolerância de ±5%.
6 - Qual a corrente alternada que passa no filamento da lâmpada? Considere o valor da
resistência como sendo exatamente igual ao valor nominal indicado pelo código de cores
na questão 5.
R =
I = = 0,410111,3271
A = 410 mA
7 - Calcule a resistência do filamento da lâmpada.
R=
I = 410 mA
V = 200 V
R = = 487,8 = 4882000,410 Ω
8 - Calcule a potência dissipada pela lâmpada.
R= P = V*I
200*0,410 = 82 W
figura 4.2 - Circuito para as questões: 5, 6 e 7.
fonte: https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/resistores-nao-ohmicos acesso dia 03 de
jul. de 2023 - A Figura 4.2 foi obtida utilizando a simulação feita pelo “Roteiro - prática 10”
disponível pelo classroom turma 18.
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https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/resistores-nao-ohmicos
5 - CONCLUSÃO
Concluímos que o amperímetro deve ser conectado em série e o voltímetro deve ser
conectado em paralelo. Outro fator importante é a diferença entre corrente contínua e corrente
alternada em nosso dia a dia, como baterias, baterias, redes, equipamentos, etc. Aprendemos
a observar a relação da fórmula U=R*i, as várias relações entre resistência, corrente e tensão.
Afinal, podemos considerar essa prática um sucesso, pois há poucos erros na medição, na
maioria das vezes o erro é um problema antigo com o resistor, ou o dispositivo não está à
altura da tensão exigida na questão.
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