MICROCONTROLADORES E IOT - A1 - RELATÓRIO COMPLETO

Prévia do material em texto

AVALIAÇÃO DOS 
RESULTADOS 
 
RESISTÊNCIA DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DO COMPRIMENTO 
 
 
 
• Construa o gráfico da “Resistência elétrica x Comprimento do resistor”. 
 
 
 
 
• O que é possível observar com relação ao 
comportamento da resistência elétrica? Explique. 
 
R: A resistência aumenta proporcionalmente ao comprimento do cabo, mas a 
resistividade permanece constante em todos os pontos. 
 
 
RESISTÊNCIA ELÉTRICA DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DA ÁREA 
 
 
• Construa o gráfico da “Resistência elétrica x 
Inverso da área de seção reta do resistor”. 
 
 
 
 
• Qual o comportamento da resistência elétrica? 
 
R: A resistência aumenta à medida que a área da seção transversal do resistor diminui. 
 
 
• Com base nos seus conhecimentos, é correto afirmar que “A 
resistência de um condutor depende da sua geometria 
(comprimento e área)”? 
 
R: Correto, a resistência de um condutor é diretamente proporcional ao comprimento e 
inversamente proporcional à área da seção transversal. 
 
 
• Calcule a resistividade de cada resistor. 
 
 
 
 
 
• Qual dos resistores possui maior resistividade? Por quê? 
• 
Para o cálculo da resistividade utilize a fórmula: ρ = 𝑅 
𝐴. 
 
R: O resistor 3 exibe uma resistência maior devido à sua relação direta com o comprimento e à 
relação inversa com a área da seção transversal. Assim, as dimensões do comprimento e 
diâmetro do resistor 3 são proporcionais, contribuindo para uma resistividade aumentada. 
 
 
CORRENTE ELÉTRICA DE UM RESISTOR 
 
 
 
• Construa o gráfico da “Tensão elétrica x Corrente 
elétrica”, caso precise retorne ao roteiro teórico para 
relembrar a relação entre Tensão elétrica ou 
corrente elétrica. 
 
RESISTOR 2 
 
 
 
RESISTOR 3 
 
RESISTOR 4 
 
RESISTOR 5 
 
 
 
 
• Depois da realização do experimento o que é possível 
observar com relação ao comportamento da corrente 
elétrica? Explique. 
 
R: Conforme observado nos gráficos de tensão elétrica em função da corrente, 
é possível notar que a relação entre essas variáveis é linear. Em outras 
palavras, à medida que a tensão elétrica aumenta, a corrente também 
aumenta proporcionalmente. 
 
• É possível realizar as medições de corrente elétrica 
em todos os resistores? Caso não, por quê? 
 
R: Não foi possível realizar a conexão da ponta do interruptor em A1, pois 
uma mensagem alertou sobre a possibilidade de curto-circuito na fonte. 
 
 
• Qual dos resistores apresentou maior valor para a 
corrente elétrica? Tente elaborar uma justificativa, 
abordado o comportamento da resistência elétrica 
como a passagem da corrente elétrica. 
 
R: O resistor 3 pois apresentou maior valor para corrente elétrica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DOS 
RESULTADOS 
 
FASE 1 – ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM 
SÉRIE 
 
 
• Preencha a tabela 1 com os resultados obtidos durante o passo 
3 (Medindo a tensão). 
 
Lâmpada Tensão (V) 
3 2,95 
5 2,95 
6 3,05 
7 3,00 
 
Tabela 1 – Dados experimentais de tensão com quatro resistores em série 
 
 
 
 
• Preencha a tabela 2 com os resultados obtidos durante o passo 
3 (Medindo a tensão) após a remoção da lâmpada do borne 6. 
 
 
Lâmpada Tensão (V) 
3 3,95 
5 3,97 
7 4.03 
 
Tabela 2 – Dados experimentais de tensão com três resistores em série 
 
• Com base em suas observações, comente a veracidade da 
seguinte afirmação: “Em uma associação em série a soma das 
tensões elétricas sobre cada componente (lâmpada) é igual a 
tensão elétrica total atuante no circuito.” 
R: Certamente, uma vez que, em uma associação em série, a tensão se divide entre cada 
componente. Consequentemente, a soma das tensões individuais resulta na tensão total. 
 
 
 
• Caso um circuito possuísse 20 lâmpadas em série e uma das 
lâmpadas “queimasse”, o que aconteceria com as demais 
lâmpadas do circuito? Justifique a sua resposta. 
 
R: Em um circuito em série de circuito, se um componente falhar (queimar), as demais 
lâmpadas também se apagarão, uma vez que o circuito ficará interrompido, bloqueando o 
fluxo da corrente elétrica. 
 
 
 
• Preencha a tabela 3 com os resultados obtidos durante o passo 4 
(Medindo a corrente elétrica). 
 
Lâmpada Corrente (A) 
3 0,15 
5 0,15 
6 0,15 
7 0,15 
 
Tabela 3 – Dados experimentais de corrente com resistores em série 
 
 
 
• Como é o comportamento da corrente elétrica no circuito que 
você montou? Explique. 
R: Devido à configuração em série do circuito, a corrente elétrica que percorre cada 
componente é idêntica. 
 
 
FASE 2 – ASSOCIAIÃO DE RESISTORES EM 
PARALELO 
 
 
 
• Preencha a tabela 4 com os resultados obtidos durante o passo 
3 (Medindo a tensão). 
 
 
 
Lâmpada Corrente (A) 
3 11,95 
5 11,95 
6 11,95 
7 11,94 
 
Tabela 4 – Dados experimentais de tensão com resistores em paralelo 
 
 
 
 
 
• Com base em suas medições, comente a veracidade da seguinte 
afirmação: “Em uma associação em paralelo os componentes do 
circuito ficam submetidos a uma mesma tensão elétrica”. 
 
R: Correto, em um circuito paralelo, a tensão aplicada em cada componente é constante. 
 
 
 
• Com base em suas observações, comente a veracidade da 
seguinte afirmação: “Em uma associação em paralelo, a retirada 
de um dos componentes do circuito (lâmpadas) não interrompe o 
funcionamento dos demais componentes.” 
 
R: Exato, em um circuito paralelo, a remoção de um componente não interromperá o 
funcionamento dos outros, pois cada componente possui sua própria rota para a 
passagem da corrente elétrica. 
 
 
 
FASE 3 – ASSOCIAIÃO MISTA DE RESISTORES 
 
 
 
• Em relação a luminosidade observada pelas lâmpadas ao final do 
passo 1 (montado o experimento), foi possível observar alguma 
diferença entre elas? Em caso afirmativo, qual foi a diferença? 
Justifique. 
 
R: Certamente, ao remover a lâmpada do terminal 3, as lâmpadas nos terminais 2 e 4 
aumentaram em intensidade devido ao aumento da corrente em cada uma delas. Além 
disso, ao reinstalar a lâmpada no terminal 3 e retirar as lâmpadas dos terminais 2 e 4, a 
luminosidade da lâmpada no terminal 3 tornou-se maior ou igual à do terminal 5, devido à 
disposição em série desses componentes. 
 
 
 
 
• Preencha a tabela 5 com os resultados obtidos durante o passo 3 
(Medindo a tensão). 
 
 
 
 
Lâmpada Tensão (V) 
2 3,03 
3 3,04 
4 3,03 
5 8,92 
 
Tabela 5 – Dados experimentais de tensão com associação mista de resistores 
 
 
 
 
• Qual foi a tensão medida entre os terminais 2A e 5B? Utilizando 
seus conhecimentos sobre circuitos elétricos e associação de 
resistores, explique como a tensão fornecida pela fonte é dividida 
entre as lâmpadas do circuito montado no passo 1. 
 
R: A medição da tensão nos terminais indicou 11,95V. Como o circuito é misto, apresenta 
tanto componentes em série quanto em paralelo. Consequentemente, a corrente e a 
tensão exibem comportamentos distintos para cada parte do circuito. Nos resistores em 
paralelo, a tensão é uniforme, mas inferior à do terminal 5, devido à divisão da corrente 
entre os terminais 2, 3 e 4. 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DOS 
RESULTADOS 
 
 
Anote na tabela apresentada abaixo os valores da corrente elétrica 
apresentado pelo multímetro ajustado para medir a corrente elétrica 
que passa pelo led. 
 
 
 
 
Medição 
Tensão na 
fonte (V) 
Tensão no 
multímetro 
(V) 
Corrente 
elétri
ca (A) 
1 0 0 0 
2 0,2 0,2 0 
3 0,4 0,4 0 
4 0,6 0,6 0 
5 0,8 0,8 0 
6 1 1,0 0 
7 1,2 1,2 0 
8 1,4 1,4 0 
9 1,6 1,6 0 
10 1,8 1,8 0 
11 2 2,0 0 
12 2,2 2,06 0,41 
13 2,4 2,06 1,02 
 
 
Utilizando os dados obtidos no experimento, construa a curva 
característica do led (tensão apresentada pelo multímetro x corrente 
elétrica). 
 
 
Em seguida, responda os questionamentos a seguir: 
 
 
 
• A partir de que valor de corrente elétrica o led acendeu? Sua 
intensidade luminosa aumentou ao com o aumento da corrente 
elétrica? Explique. 
R: Ele começou a brilhar quando a corrente elétrica atingiu 5mA. À medidaque a corrente 
elétrica que passa pelo LED aumentou, sua luminosidade também aumentou. Isso ocorre 
porque, à medida que a corrente aumenta, a quantidade de energia dissipada pelo LED na 
forma de luz também aumenta. 
 
 
• Qual a relação observada na curva característica do led com 
relação à tensão e corrente elétrica? 
R: Há uma tensão limiar na qual o LED começa a conduzir corrente, e após atingir essa tensão, mesmo que a 
tensão elétrica no circuito seja aumentada, a queda de tensão através do LED permanece constante, apenas 
aumentando a corrente que passa por ele. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DOS 
RESULTADOS 
 
 
 
 
Medição 
Resistência do 
potenciômetro 
(Ω) 
Tensão do 
resistor R2 
(V) 
Tensão no 
potenciômetro 
(V) 
1 8 1,31 1,05 
2 16 1,08 1,73 
3 24 0,92 2,22 
4 32 0,80 2,58 
5 40 0,70 2,85 
6 48 0,64 3,08 
7 56 0,58 3,25 
8 64 0,53 3,41 
9 72 0,48 3,53 
10 80 0,45 3,64 
11 88 0,43 3,73 
12 96 0,40 3,81 
Tabela 1 – Dados experimentais da tensão 
 
 
• Preencha a tabela 1 de acordo com os dados experimentais 
obtidos durante a realização do ensaio. 
 
• Qual o valor a tensão aplicada pela fonte? Qual o valor da resistência? 
R: 5V e 20Ω 
 
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. 
• Preencha a tabela 2 com a corrente que percorre o circuito em cada 
medição. 
 
 
 
Mediçã
o 
Resistência do 
potenciômetr
o (Ω) 
Corrent
e 
do 
circ
uit
o 
(A) 
 
Resistênci
a R2 (Ω) 
 
Req = 
(Rp + 
R2) 
 
Eficiênci
a (𝜂) 
Potência 
dissipad
a no 
circuito 
1 8 0,63 2.10 10,10 0,34 2,21 
2 16 0,31 3.46 19,46 0,49 1,77 
3 24 0,21 4.42 28,42 0,59 1,65 
4 32 0,16 5.12 37,12 0,65 1,58 
5 40 0,13 5.60 45,60 0,70 1,54 
6 48 0,10 6.14 54,14 0,73 1,51 
7 56 0,09 6.50 62,50 0,76 1,49 
8 64 0,08 6.78 70,78 0,78 1,47 
9 72 0,07 6.91 78,91 0,80 1,46 
10 80 0,06 7.20 87,20 0,81 1,44 
11 88 0,06 7.57 95,57 0,83 1,43 
12 96 0,05 7.68 103,6
8 
0,84 1,42 
Tabela 2 – Dados experimentais do experimento 
 
 
 
• 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. 
 
 
 
𝑃𝑜𝑡𝐷𝑖𝑠𝑠𝑖𝑝𝑎𝑑𝑎 = 
 
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 
 
 
 
• Anote os valores da potência dissipada na tabela 2. 
 
 
 
Encontre os valores para a eficiência da transferência de potência 
utilizando a equação abaixo. 
 
 
𝜂 = 
 
𝑅𝑒𝑞 
 
 
𝑅𝑒𝑞 + 𝑅1 
 
Onde: 
 
𝜂 = Eficiência na 
transferência de 
potência Req = 
Resistência equivalente 
do circuito. 
𝑅1 = Resistência interna na fonte 
 
 
 
• Anote os valores da eficiência na tabela 2. 
 
 
 
• 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? 
 
R: Analisando o gráfico, observamos que a potência dissipada atingiu o valor mínimo 
de 1.42W, correspondendo a uma eficiência de 0.84. O pico de transferência de 
potência foi de 2.21W, contudo, a eficiência nesse ponto foi de 0.34. 
 
 
• Analisando a resistência interna e externa. Quando 
transferência de potência apresentará seu valor máximo? 
Justifique. 
R: O valor da potência dissipada está diretamente relacionado à tensão e inversamente 
proporcional à resistência. Portanto, à medida que a resistência diminui, a transferência de 
potência aumenta. 
 
• 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 
 
R: Sua função é simular a resistência interna da fonte. O valor não seria o mesmo, já 
que o ponto máximo de transferência não seria otimizado pelo valor máximo.