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UNIVERSIDADE DA INTEGRAÇÃO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA AFRO-BRASILEIRA INSTITUTO DE ENGENHARIA E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS I PROFª RANOYCA NAYANA ALENCAR LEÃO E SILVA AQUINO PRÁTICA 1: LEI DE OHM Objetivo: Comprovar, analisar e entender experimentalmente a 1ª Lei de Ohm, verificar com medições e com interpretação de gráficos o funcionamento da 1ª Lei de Ohm. Apresentação: Resistor O resistor, Figura 1, é um dispositivo físico cuja finalidade é limitar a corrente elétrica no circuito estabelecendo uma relação bem definida entre a tensão existente nos seus terminais e a corrente elétrica que o atravessa. Para identificação da resistência deste elemento é utilizado o Código de Cores, que indica o seu valor e a tolerância de fabricação, conforme esquema a seguir. Figura 1 – Código de cores dos resistores. Em 1829, o físico George Simon Ohm realizou uma experiência na qual demonstrou que, o resistor é constante a razão entre a diferença de potencial nos seus terminais e a corrente elétrica que o atravessa, ou seja: R=V/I (1) Se, nesse resistor, o gráfico V x I for uma reta, dizemos que o resistor obedece à 1ª Lei de Ohm e podemos calcular sua resistência através da tangente do ângulo de inclinação da reta. Dize-se, neste caso, que a tangente desse ângulo é numericamente igual à resistência. O Multímetro O multímetro, Figura 2, é um dispositivo eletrônico que permite mensurar várias grandezas elétricas, entre elas citam-se: tensão, corrente, resistência, capacitância e frequência. Para tal o multímetro possui uma chave seletora que possibilita mudar seu modo de operação. Figura 2 - Multímetro digital Portanto para usar um multímetro é necessário usar a chave de seleção de função para escolher a escala e o tipo de grandeza a ser medido. Recomenda-se deixar o instrumento de medição desligado quando não estiver sendo utilizado. O multímetro possui terminais onde se encaixam os bornes das ponteiras de prova, através dos quais se conecta o mesmo ao circuito. O terminal COM é o terminal comum ou o terminal negativo. O terminal VΩHz é o terminal utilizado para medir tensão, resistência ou frequência, portanto é o terminal positivo. O terminal mA é usado para medir corrente até um certo valor (normalmente 2 A). O terminal 20 A somente é usado para medir corrente na faixa de valores entre 2 a 20 A. O voltímetro é o modo do multímetro que mede tensão. Para medir a queda de tensão em qualquer componente, é necessário colocar as ponteiras de provas em paralelo com tal componente, conforme indicado na Figura 3. Também é preciso selecionar a escala correta e o tipo de sinal: AC ou DC. Figura 3 - Modo de medir tensão. O amperímetro é o modo do multímetro que mede corrente. Para medir a corrente de um circuito, é necessário abrir o mesmo e colocar as ponteiras de provas em série neste trecho do circuito, conforme indicado na Figura 4, para que toda a corrente passe pelo instrumento de medição. Também é preciso selecionar a escala correta e o tipo de sinal: AC ou DC. Figura 4 - Modo de medir corrente. O ohmímetro é o modo do multímetro que mede resistência. Para medir a resistência de um circuito, antes é necessário retirar o componente do circuito para que não haja interferência na medição. Depois de alocar o resistor em local adequado, as ponteiras de provas devem ser colocadas em paralelo (uma ponteira em cada terminal do resistor), da mesma forma que se realiza a medição de tensão. Também é preciso selecionar a escala correta. Fonte DC A fonte DC é um equipamento de alimentação que fornece uma tensão ou corrente contínuos ao circuito numa faixa ajustável. O laboratório está equipado com a fonte mostrada na Figura 5: equipamento digital com dois displays de três dígitos (um para tensão e um para corrente) capaz de fornecer uma saída variável com tensão de 0 a 30 Vdc e corrente de 0 a 3 Adc. Esta fonte em particular possui dois botões: um para ajuste grosso e outro para ajuste fino, tanto para tensão quanto para corrente. Também possui dispositivos de proteção de sobrecarga e inversão de polaridade e três terminais de saída: terminal de saída positivo, terminal de saída negativo e terminal terra (ground). Figura 5 - Fonte DC Para maiores informações a respeito da fonte DC, recomenda-se a leitura do manual do fabricante. Lista de Material e Equipamento: ✓ 1 Protoboard ✓ Fonte de tensão dc variável ✓ Multímetros digital e analógico ✓ 5 resistores de 10 kΩ ✓ 5 resistores de 470 kΩ ✓ 5 resistores de valores diversos ✓ Jumpers Procedimento: Código de Cores e Medida de Resistência a) Meça com o ohmímetro o valor de 5 resistores de 10 kΩ e anote as medidas na Tabela 1. Verifique qual a tolerância dos resistores medidos; b) Calcule a diferença percentual entre o valor medido e o valor nominal para cada resistor, conforme a equação 2, completando a Tabela 1; Δ%=[(valor medido-valor nominal)/valor nominal]x100% (2) c) Repita os itens a) e b) para resistores de 470 kΩ e anote os valores medidos. Tabela 1 – Valores medidos de resistores R es is to r V al o r m ed id o d o r es is to r 1 T o le râ n ci a d o re si st o r 1 V al o r m ed id o d o r es is to r 2 T o le râ n ci a d o re si st o r 2 V al o r m ed id o d o r es is to r 3 T o le râ n ci a d o re si st o r 3 V al o r m ed id o d o r es is to r 4 T o le râ n ci a d o re si st o r 4 V al o r m ed id o d o r es is to r 5 T o le râ n ci a d o re si st o r 5 Média do valor da resistência medida 10 kΩ Δ% 470 kΩ Δ% d) Para 5 resistores diferentes, anote na Tabela 2 o seu código de cores, o seu valor nominal e o seu valor medido. Tabela 2 – Código de cores Resistor Cor da 1ª Faixa Cor da 2ª Faixa Cor da 3ª Faixa Cor da 4ª Faixa Valor nominal Valor medido 1 2 3 4 5 Comprovação da Lei de Ohm a) Monte o circuito abaixo: Figura 6 - Circuito proposto b) Para R = 470 Ω, varie a tensão na fonte para: 3; 4,5; 6 e 12 V, respectivamente. Meça a corrente correspondente (em mA). Realizando tal procedimento, complete a 1ª linha da Tabela 3. c) Repita o item anterior para resistores de 2,2 kΩ, 4,7 kΩ, e 10 kΩ. Da mesma forma, preencha a tabela 3. Tabela 3 - Corrente em mA Tensão (V) 3 4,5 6 12 470 Ω 2k2 Ω 4k7 Ω 10k Ω Questões para o pré-relatório: 1. Calcule os valores que devem ser medidos e apresentados na Tabela 3. 2. Elabore o gráfico VxI para cada resistor. 3. Realize uma simulação computacional, usando o software de sua preferência, do circuito da figura 6 com os devidos valores de resistências. Algumas sugestões de softwares para realizar simulações: Multisim, PSIM, Proteus. Questões para prática: 3. Acerca das características quantitativas e qualitativas da primeira Lei de Ohm, comente sua conclusão com relação a simulação computacional realizada e a parte prática de ensaios no laboratório. 4. Relate possíveis ocorrências relevantes na execução da prática. Adaptado da Apostila de Laboratório de Circuito Elétricos 1 do Professor Aryfrance Rocha Almeida.
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