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Pró-reitoria de EaD e CCDD 1 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves Atividade Prática de Eletricidade Abaixo você encontra o roteiro para as atividades práticas, que contarão com o uso do simulador Multisim Online e Tinkercad. Após realizar as experiências você deverá organizar os resultados em um relatório, conforme o modelo de relatório disponibilizado na disciplina e entregar o relatório em .pdf através do menu Trabalhos. OBJETIVO Essa atividade tem como intuito colocar em prática todos os conceitos abordados na disciplina de eletricidade, como lei de Ohm, leis de Kirchhoff, divisor de tensão, divisor de corrente, funcionamento de resistores, capacitores e indutores. SIMULADORES DE CIRCUITOS Para a realização dos experimentos será utilizado o simulador de circuitos online Multisim, cujo acesso deverá ocorrer através do site: www.multisim.com. Caso já tenha familiaridade com algum simulador de circuitos ou prefira, é permitido utilizar qualquer outro. Além do Multisim, também será utilizado o simulador Tinkercad, acessível através do site https://www.tinkercad.com/. O Tinkercad tem como função simular uma bancada de eletrônica, permitindo que seja utilizado protoboard e componentes similares aos reais. Para criar uma conta no simuladores indicados basta acessar os links indicados, clicar no botão SIGN UP ou INSCREVA-SE AGORA e, em seguida, preencher com os seus dados pessoais. http://www.multisim.com/ https://www.tinkercad.com/ Pró-reitoria de EaD e CCDD 2 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves INFORMAÇÕES ADICIONAIS O intuito desta atividade é que você escreva com as suas palavras sobre os assuntos solicitados e aprenda a como escrever um relatório técnico ou um artigo. É importante ressaltar que é considerado plágio quando se usa um texto exatamente igual a um já existente. Acima de 5 palavras idênticas e na mesma sequência em uma frase, essa frase é considerada que foi plagiada. Em um trabalho acadêmico, deve-se ler diversos textos de referência e reescrever com as suas palavras tudo o que foi entendido. É possível fazer citação de trechos de um texto, mas mesmo com citação é preciso ter o cuidado para que o seu trabalho não seja uma cópia idêntica (PORTAL EDUCAÇÃO, 2018). PORTAL EDUCAÇÃO. O Crime de Plágio. Disponível em: <https://www.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/direito/o-crime-de- plagio/50044>, acesso em 11 de junho de 2018. MONTAGEM EM PROTOBOARD A configuração de ligações de um protoboard é mostrada abaixo: Figura: Protoboard O protoboard é organizado em linhas numeradas e colunas identificadas por letras. Nas bordas do protoboard estão as colunas com conexões de distribuição de alimentação, sendo a tensão positiva (VCC) identificada pela cor vermelha e pelo símbolo +, e a referência do circuito (GND) identificada pela cor azul e pelo símbolo -, conforme a figura abaixo. Pró-reitoria de EaD e CCDD 3 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves EXPERIÊNCIA 1: LEI DE OHM Dado o circuito abaixo da figura, obtenha a corrente utilizando a lei de Ohm. Figura: Montagem do circuito elétrico para observação da lei de Ohm O valor do resistor utilizado dependerá do número do seu RU, sendo: R1 = Penúltimo dígito do RU * 10 + último dígito do RU * 100 Por exemplo: Considere o RU 1342698, dessa forma teremos: R = (9 * 10) + (8 * 100) = 890 Ω No caso de RU com número zero, substituir 0 pelo número 9, por exemplo: Para o RU 1342660, dessa forma teremos: R = (6 * 10) + (9 * 100) = 960 Ω Para o RU 1342606, dessa forma teremos: R = (9 * 10) + (6 * 100) = 690 Ω Pró-reitoria de EaD e CCDD 4 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves Considere as tensões 0, 5, 7, 10 e 12 Volts e preencha a tabela com os valores de corrente conforme solicitado nos itens a seguir. V1 (V) R1 I (A) Corrente Teórica calculada Corrente Simulada no Multisim Corrente Simulada no Tinkercad 0 R1 escolhido 5 R1 escolhido 7 R1 escolhido 10 R1 escolhido 12 R1 escolhido Tabela: Valores obtidos A) Calcule os valores teóricos da corrente para cada um dos casos indicados na tabela. B) Utilizando o Multisim Online, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão conforme indicado na tabela. C) Realize os seguintes procedimentos experimentais no simulador Tinkercad NOTA: Incluir fotos de todos os circuitos montados no relatório! Pró-reitoria de EaD e CCDD 5 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves 1. Monte o circuito na protoboard, conforme indicado abaixo: Figura: Circuito montado na protoboard do simulador Tinkercad 2. Com o multímetro medir a corrente I. ATENÇÃO: Para medir CORRENTE elétrica em um circuito, o multímetro deve ser sempre conectado em SÉRIE com o circuito. Nunca tente medir corrente elétrica em paralelo, na prática isso poderá queimar o multímetro. Coloque o multímetro no modo corrente, abra o circuito e conecte as pontas de prova de forma que o multímetro fique em série com o resistor, conforme indicado nas figuras. Pró-reitoria de EaD e CCDD 6 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves Figura: Circuito esquemático demonstrando como conectar o multímetro para medir corrente Figura: Realizando a medida de corrente elétrica do circuito no simulador Tinkercad I Multímetro Pró-reitoria de EaD e CCDD 7 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves D) Utilizando os resultados, trace uma curva de corrente por tensão, conforme demonstrado na figura abaixo, para os resultados teóricos. É possível traçar o gráfico utilizando diversos softwares para isso. O mais comum é utilizar o Excel, Geogebra, Numpy, entre outros. Figura: Gráfico de relação entre tensão e corrente E) Utilizando os valores de tensão e correntes obtidas experimentalmente, calcule o valor real do resistor utilizado. 𝑅 = Δ𝑉 ΔI F) Calcule a potência dissipada pelo resistor em cada uma das medições, utilize a equação: 𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼 Obs.: Os simuladores Multisim e Tinkercad não conseguem medir potência, dessa forma basta aplicar a equação 𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼 com os valores de tensão e corrente obtidos. V1 (V) P (W) Potência Teórica calculada Potência Simulada no Multisim Potência Experimental utilizando o Tinkercad 0 5 7 10 12 Tabela: Valores obtidos Pró-reitoria de EaD e CCDD 8 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves EXPERIÊNCIA 2: DIVISOR DE TENSÃO Dado o circuito a seguir, obtenha as tensões nos resistores R1 (VR1), R2 (VR2) e R3 (VR3) e a corrente I. Figura: Montagem do circuito para o experimento de divisor de tensão Considere os seguintes resistores: R1 = 560 Ω, R2 = 1 kΩ e R3 = 2,2 kΩ A) Calcule o valor teórico de cada uma das tensões e corrente do circuito. Valores Teóricos V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 7 10 12 Tabela: Tabela de resultados teóricos B) Utilizando o Multisim, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e preencha a tabela. Para realizara a simulação fique atento às referências das pontas de prova do simulador. Pró-reitoria de EaD e CCDD 9 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves Figura: Simulação do circuito no Multisim Valores Simulados no Multisim V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 7 10 12 Tabela: Resultados obtidos por simulação C) Realize os seguintes procedimentos experimentais: NOTA: Incluir fotos de todos os circuitos montados no relatório! 1. Monte o circuito conforme indicado. 2. Conecte a fonte de tensão ao circuito Pró-reitoriade EaD e CCDD 10 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves 3. Com o auxílio do multímetro, meça as tensões elétricas solicitadas. Coloque o multímetro no modo tensão e posicione as pontas de prova do multímetro em paralelo com cada um dos três resistores. Veja na figura abaixo, como posicionar as pontas de prova sobre cada um dos resistores para medir. ATENÇÃO: Para medir TENSÂO elétrica em um circuito, o multímetro deve ser sempre conectado em PARALELO com o circuito ou componente. Nunca tente medir tensão em série com o circuito, na prática isso poderá queimar o multímetro. Figura: Realização das medidas de tensão do circuito no simulador Tinkercad 4. Meça a corrente elétrica com o auxílio do multímetro. Posicione a chave seletora no modo corrente, abra o circuito e conecte as pontas de prova do multímetro em série com os resistores, assim como realizado no experimento 1. ATENÇÃO: Para medir corrente elétrica em um circuito, o multímetro deve ser sempre conectado em SÉRIE com o circuito. Pró-reitoria de EaD e CCDD 11 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves Valores obtidos no simulador Tinkercad V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 7 10 12 Tabela 4: Valore obtidos no Tinkercad Pró-reitoria de EaD e CCDD 12 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves EXPERIÊNCIA 3: DIVISOR DE CORRENTE Dado o circuito a seguir, obtenha as correntes em cada um dos ramos. Figura: Montagem do circuito para o experimento de divisor de corrente Considere os seguintes resistores: R1 = 560 Ω, R2 = 1 kΩ e R3 = 2,2 kΩ A) Calcule a tensão teórica de cada uma das tensões e corrente solicitadas. Valores Teóricos V1 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 5 7 10 12 Tabela: Valores de corrente elétrica calculadas Pró-reitoria de EaD e CCDD 13 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves B) Utilizando o Multisim, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e preencha a tabela. Valores Simulados V1 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 5 7 10 12 Tabela: Valores de corrente elétrica obtidas por simulação C) Realize os seguintes procedimentos experimentais no Tinkercad: NOTA: Incluir fotos de todos os circuitos montados no relatório! 1. Monte o circuito conforme indicado 2. Conecte a fonte de tensão conforme indicado na figura. Pró-reitoria de EaD e CCDD 14 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves Figura: Circuito com resistores em paralelo montado no protoboard 3. Meça a corrente elétrica solicitadas. Abra o circuito e conecte o multímetro em série com cada um dos resistores. ATENÇÃO: Para medir corrente elétrica em um circuito elétrico, o multímetro deve ser sempre conectado em série com o circuito. Figura: Conexão do multímetro no circuito para obter os valores de corrente 4.7k Pró-reitoria de EaD e CCDD 15 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves Valores Experimentais V1 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 5 7 10 12 Tabela: Valores de corrente obtidas experimentalmente Pró-reitoria de EaD e CCDD 16 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves EXPERIÊNCIA 4: EQUIVALENTE DE THEVENIN Dado o circuito abaixo, responda os itens a seguir e preencha a tabela: Figura 1: Circuito elétrico A) Utilizando o método de análise nodal, calcule os valores teóricos de todas as correntes, tensões circuito e obtenha circuito equivalente de Thévenin. B) Utilizando o Multisim, simule o circuito e obtenha os valores das correntes, tensões e a tensão equivalente de Thévenin. C) Utilizando o Tinkercad, meça os valores das correntes, tensões nos resistores, da tensão equivalente de Thévenin e da resistência equivalente de Thévenin. 1. Monte o circuito conforme indicado na figura acima 2. Para obter 6 V utilize o suporte para 4 pilhas AA. 3. Meça as tensões e correntes seguindo todas as recomendações dos experimentos anteriores I2 A B I1 I4 X X V1 V2 I3 I5 Pró-reitoria de EaD e CCDD 17 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves Figura – Circuito montado na protoboard Pró-reitoria de EaD e CCDD 18 Disciplina de Eletricidade Prof. Dr. Felipe Neves I (A) A Teórica calculada B Simulada no Multisim C Simulada no Tinkercad I1 I2 I3 I4 I5 V1 V2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 VR6 VTh