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1 BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA – LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE E MAGNETISMO – UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO – CAMPUS CARAÚBAS RIO GRANDE DO NORTE. EXPERIMENTO 03 – INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS PARTE 02 Discentes: Arthur Ítalo Nascimento Ferreira, Dailton Morais de Carvalho, Hugo Vinicius Leite Queiroz, Thayza Lopes de Araújo. Caraúbas – RN 2022 2 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................. 3 2. PROBLEMA ...................................................................................................... 3 3. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................ 4 4. METODOLOGIA ................................................................................................ 4 4.1 – INSTRUMENTOS DE COLETA DE DADOS ............................................... 4 4.2 – METODO DE ANALISE ................................................................................. 5 5. OBJETIVOS ......................................................................................................10 5.1 OBJETIVO GERAL ......................................................................................... 10 5.2 OBJETIVO ESPECIFICO ................................................................................ 10 6. ANÁLISE DE DADOS ....................................................................................... 10 7. CONCLUSÃO .................................................................................................. 13 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 14 3 TÍTULO DO RELATÓRIO: Experimento 03 – Instrumentos De Medidas Elétricas Parte 02 1. INTRODUÇÃO Os instrumentos de medidas elétricas são ferramentas indispensáveis e fundamentais em diversas áreas e profissões, como, lojas de conserto eletrônico, residências e diversos outros lugares, dessa forma, também são bastantes utilizados em laboratório de eletricidade Dentre todos os aparelhos de medidas elétricas, destaca-se o multímetro, instrumento que possui a característica de reunir em um único aparelho a capacidade de medir diversas grandezas elétricas distintas, antes era necessário de vários aparelhos de medição dedicados para medir cada grandeza elétrica, onde com um único aparelho é possível medir diversas grandezas elétricas apenas rotacionando uma chave seletora para cada função a ser realizada, além de ser fácil de manusear, portátil e com usabilidade simples, onde se distingue por sua quantidade de escalas, funções e principalmente, por sua qualidade e precisão. Para a realização dos procedimentos experimentais em questão foi utilizado o Multímetro Digital, mais moderno e resistente, que mostra o valor medido em números com, ou sem as casas decimais, dependendo de sua precisão. Onde o multímetro foi usado para medir amperagem e voltagem, sendo utilizado como amperímetro e voltímetro. 2. PROBLEMA Quais aplicações e medidas podem ser feitas através do multímetro, na forma de amperímetro e voltímetro ? 4 3. REFERENCIAL TEÓRICO Segundo a INBRAEP (Instituto Brasileiro de ensino proficionalizante), grandeza elétrica é tudo que pode ser medido, como por exemplo, resistência, potência, tensão e corrente elétrica, essas são as principais. Então dessas quatro grandezas elétricas de comum uso, nesse relatório serão exploradas as duas últimas, tensão e corrente, que foram as analisadas na prática em laboratório, então vamos aprender um pouco dos seus conceitos. A corrente elétrica é uma grandeza principal, onde sua unidade de medida é dada por amperes (A) e ela pode ser corrente continua (CC) ou alternada (CA). Ela é determinada pelo o movimento ordenado dos elétrons presentes. A sua associação acontece em série. A corrente elétrica pode ser medida por vários aparelhos, como o amperímetro (Figura 1), alicate amperímetro (Figura 2) e o multímetro, onde são conectados em serie com o circuito, anulando a resistência, para que assim se consiga ter a medição da corrente elétrica que passa pelo o amperímetro. O amperímetro é o dispositivo próprio para medição da corrente elétrica, mas no laboratório e em muitos casos se usam o multímetro que consegue realizar essa mesma medição, além de outras. Figura 1: Amperímetro digital 5 Figura 2: Alicate amperímetro Já a tensão ou voltagem como é comumente conhecida é a diferença de potencial que acontece entre dois pontos de um circuito, e é medida em volts (V) e sua associação é em paralelo. O aparelho que faz a medição da tensão é o voltímetro (Figura 3) e como o multímetro existe no mercado modelos analógicos e digitais. A medição da ddp, ocorre com a conexão do voltímetro em paralelo com a resistência, assim como o amperímetro, o voltímetro tem uma resistência interna. Assim, é esperado que a corrente que se desvia para o voltímetro seja a menor possível, de forma que ao colocar o voltímetro para a medição a desordem causada seja desprezível. Figura 3: Voltímetro 6 4. METODOLOGIA 4.1 – Instrumentos de coletas de dados: O experimento foi realizado no Laboratorio da disciplina de eletricidade e magnetismo da UFERSA, campus Caraúbas e contou com o auxílio do professor da disciplina e o técnico de laboratório. Os componentes das bancadas mantiveram-se os mesmos dos experimentos anteriores, e todas as bancadas foram previamente preparadas pelo técnico de laboratório com todos os equipamentos necessários para a realização do procedimento experimental. Os equipamentos são descritos a seguir: • 01 - Multímetro; • 01 - Placa protoboard; • 01 - Fonte de alimentação; • 03 - Resistores; • 01 - Tabela de cores; • 04 – Cabos para medição (banana/jacaré/ponteiras). Figura 4: Equipamentos ultilizados no experimento 7 4.2 – Método de análise: Inicialmente, o professor explicou a parte teórica do experimento, que na verdade é um procedimento que dá sequência ao experimento anterior, quando conhecemos a utilidade do multímetro, as grandezas que podemos medir usando esse equipamento, conhecemos os resistores, como descodifica-los usando a tabela de cores, como podemos associa-los dependendo do que queremos medir, e vimos também os símbolos e unidades. E ao fim medimos resistência e capacitância com o uso do multímetro. Então dando sequência a isso, o professor orientou o que faríamos experimentalmente nessa aula e como faríamos, ou seja, descreveu o roteiro da prática onde pedia para que medíssemos a tensão elétrica e corrente elétrica, estimada e em associação. Iniciamos o experimento, selecionando um dos três capacitores que tínhamos na bancada, e o descodificamos usando a tabela de cores. Em seguida medimos a resistência deste componente experimentalmente. Feito isso, conectamos este resistor na placa protoboard para melhor trabalhar com o componente. A fonte de alimentação foi ligada e ajustada com a tensão estimada que queríamos trabalhar, pois isso é importante para que nosso multímetro seja ajustado na escala correta e não corra o risco de ser danificado durante a realização da prática. Em seguida desligamos a fonte e começamos a montar o nosso circuito, garantindo assim que não haja acontecimentos indesejáveis. Ligamos um cabo jacaré na cor preta em uma das extremidades do resistor e a outra extremidade desse cabo que era no modelo banana foi conectada no polo negativo da fonte de alimentação. Um outro cabo jacaré na cor vermelha foi conectado a extremidade do resistor que se encontrava livre e a extremidade desse cabo que era também no modelo banana foi conectado no polopositivo da fonte de alimentação. Nosso circuito estava pronto e adequado para fazer a medição de tensão. Porém, o multímetro ainda precisava ser ajustada. O cabo preto, ou seja o negativo, foi conectado no borne comum do multímetro e o cabo vermelho, que é o positivo foi conectado no borne que indicava tensão no multímetro, o equipamento foi ajustado para medir tensão e finalmente estávamos aptos a fazer a medição. A fonte foi acionada e a ponteira preta do multímetro foi encostada na extremidade do resistor que estava conectada ao 8 jacaré preto e a ponteira vermelha foi encostada na extremidade do resistor que estava conectada ao jacaré vermelho (figura 05). A diferença de potencial era marcada no visor do equipamento. Figura 5: Circuito Finalizando essa parte experimental, medimos a tensão em outro ponto do circuito, que era na saída da fonte, onde conectamos as ponteiras do multímetro, preto com preto e vermelho com vermelho ao conector banana que era conectado a fonte de alimentação e ao mesmo tempo ao resistor (figura 06). A fonte foi desligada e os cabos do multímetro foram desconectados do circuito, concluindo assim a primeira parte experimental. Vale salientar que para as duas formas de medição tínhamos uma associação em paralelo, entre o resistor e o multímetro e estes compartilham da mesma diferença de potencial. Figura 6: Circuito A segunda parte experimental era semelhante a primeira, porém, desta vez estávamos interessados em medir a corrente elétrica no circuito. A forma de 9 associação do multímetro com o resistor era em série, assim, eles compartilham da mesma corrente, ou seja, a corrente que passa pelo resistor é igual a corrente que passa pelo multímetro. Antes de iniciar o experimento, com a lei de omh calculamos a corrente estimada no circuito para que pudéssemos ajustar o equipamento na escala correta para evitar danos. Feito isso, estávamos prontos para iniciar o experimento. Verificamos as conexão dos cabos, sabendo que o cabo preto, ou seja o negativo, sempre estará conectado ao borne comum do multímetro, porém o cabo vermelho, no caso, o positivo, deve estar conectado ao borne que indique a grandeza que iremos medir. Ajustamos isso desconectando o cabo vermelho do borne que indicava tensão que foi o que medimos no experimento anterior e o conectamos no borne que indicava corrente que é o que iríamos medir. Logo, ajustamos o multímetro para medir ampere em mA, já que a corrente estimada era em mA, prosseguimos o experimento abrindo o nosso circuito, isso foi feito desconectando o cabo preto que estava conectado no negativo da fonte, e colocamos o nosso multímetro em série com o resistor, conectando o cabo preto do multímetro no polo negativo da fonte, e o cabo vermelho conectado ao preto do circuito que antes era conectado ao negativo da fonte (figura 07). Ligamos a fonte e a corrente em mA foi mostrada no visor do multímetro, logo em seguida a fonte foi desligada novamente. Figura 7: Circuito Prosseguimos o experimento medindo a corrente com o multímetro conectado diretamente no resistor, ou seja, o cabo vermelho, que é o positivo, do multímetro foi conectado diretamente com a extremidade do resistor, o cabo preto do multímetro que antes estava conectado ao polo negativo da fonte permaneceu (figura 08). Ligamos a fonte, a corrente foi mostrada no visor do multímetro e em seguida a fonte foi desligada. 10 Figura 8: Circuito Procedemos desconectando o nosso multímetro do circuito, para melhor organizar o próximo passo. Fechamos o circuito conectando um cabo jacaré a extremidade do resistor que antes estava conectada ao multímetro e a outra extremidade desse cabo conectado ao negativo da fonte, assim o circuito está fechado. Em seguida o circuito foi aberto do outro lado, onde a extremidade jacaré que estava presa ao resistor foi desconectado e conectada ao cabo vermelho, do multímetro, que no caso é o positivo. O cabo preto, que é o negativo do multímetro foi conectado a extremidade do resistor que se encontrava livre, fechando assim o circuito (figura 09). A fonte foi ligada e a corrente elétrica foi mostrada no visor do multímetro, em seguida a fonte foi desligada. Figura 9: Circuito Finalizamos o experimento, medindo a corrente em um outro ponto, o vermelho do multímetro foi conectado diretamente com o positivo da fonte, e o preto do multímetro foi conectado a um cabo que estava conectado com a extremidade do resistor, fechando assim o circuito (figura 10). Ligamos a fonte e a corrente foi mostrada no visor do nosso multímetro, em seguida a fonte foi desligada. 11 Figura 10: Circuito Feito isso, os equipamentos foram devidamente organizados na bancada, conforme havíamos encontrado, e o experimento foi encerrado. 5. OBJETIVOS 5.1 OBJETIVOS GERAL O objetivo geral do experimento consiste em verificar as grandezas físicas, analisando de acordo com os instrumentos de medições elétricas. Tendo intuito de conhecer e usar o multímetro para medidas de tensão e corrente elétrica. 5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Medir a tensão • Medir a corrente elétrica; • Identificar o código de cores para determinar a resistência; • Calcular a corrente estimada pela lei de ohm • Calcular o erro percentual de dois circuitos, calcular o desvio padrão para a corrente e calcular a media da corrente nos circuitos. 12 6. ANÁLISE DE DADOS No início do experimento, ao selecionar um dos resistores para trabalhar durante o experimento, pela descodificação usando a tabela de cores, vimos que a resistência teórica é de 150Ω, com tolerância de 1%. Ao medirmos esse valor experimentalmente, encontramos a resistência de 151,18Ω. Sendo essa é a resistência que iremos levar em consideração na hora de fazer os cálculos da corrente estimativa, pois ele garante uma melhor precisão tendo em vista que esse valor foi medido experimentalmente. Quando de fato começamos o nosso experimento, estávamos interessado em medir tensão. A tensão estimada era fácil,pois este valor era atribuído por nós mesmo, ao ajustarmos a nossa fonte de tensão o valor que escolhemos para trabalhar foi de 5,0V, essa era a tensão que era esperado ao fazermos as nossas medições. Para o primeiro circuito (figura 05), quando as ponteiras do nosso voltímetro estavam em contato direto com os terminais do resistor, a tensão encontrada foi de 4,9875V. Para o segundo circuito (figura 06), quando as ponteiras do multímetro estavam conectadas aos terminais positivo e negativo da fonte de tensão por meio do cabo banana, a tensão encontrada foi de 5,0765V. Nota-se um pequena variação na tensão, entre as duas medições o que é explicado pelo efeito joule, onde a tensão ao passar pelo resistor, parte dela é transformada em calor. Foi calculado o erro percentual entre os dois valores obtidos e os valores que eram esperados, utilizando a seguinte fórmula: e = | 1 - 𝑇𝑡 𝑇𝑒 | * 100% Onde: e = Erro percentual (%); Tt = Tensão estimada (V); Te = Tensão experimental (V). Para o primeiro circuito medido (figura 05), o erro percentual foi: e = | 1 - 5,0 4,9875 | * 100% e = 0,00250% 13 Para o segundo circuito medido (figura 06), o erro percentual foi: e = | 1 - 5,0 5,0765 | * 100% e = 0,01506% Para segunda parte experimental, quando nosso interesse era em medir corrente, encontramos a corrente estimada usando a lei de ohm, que diz que: V = R * i Onde: V = Tensão elétrica ou d.d.p (V); R = Resistência elétrica (Ω); i = Corrente elétrica (A). Então isolando o i na equação da lei de ohm, obtemos: i = V/R Como esses dois valores, conseguimos calcular a corrente estimada que circula no circuito. i = 5,0V / 151,18Ω i = 0,03307A A corrente medida no primeiro ponto (figura 07), quando tínhamos o negativo do multímetro conectado diretamente ao polo negativo da fonte e o positivo conectado ao restante do circuito, a corrente foi de 31,687mA. Figura 11: Medida do Circuito 1 14 Quando medimos a corrente no segundo ponto (figura 08), onde conectamos o positivo do multímetro diretamente com a extremidade do resistor, e o negativo ao negativo do circuito, a corrente foi de 31,888mA. Figura 12: Medida do Circuito 2 Ao medir a corrente no terceiro ponto (figura 09), onde o negativo do multímetro foi conectado diretamente com a extremidade do resistor, e o positivo ao positivo do circuito, a corrente medida foi de 32,134mA. Figura 13: Medida do Circuito 3 E, ao medir a corrente no quarto e último ponto do circuito (figura 10), onde tínhamos o positivo do multímetro conectado ao polo positivo da fonte, e o negativo conectado ao restante do circuito, a corrente medida foi de 31,772mA. 15 Figura 14: Medida do Circuito 4 Como obtivemos quatro medidas diferentes, calculamos a média da corrente no circuito, que é dada pela fórmula: média = soma dos resultados / quantidade de resultados logo: média = (31,687 + 31,888 + 32,134 + 31,772) 4 média = 31,8715 A Calculamos também o desvio padrão para corrente, que é dado pela seguinte fórmula: Dp = √ ∑ (xi − MA)2n i = 1 n − 1 Onde: Dp = Desvio padrão; xi = valor da posição i no conjunto de dados; MA = Média aritmética; n = Quantidade de dados. Então temos: xi MA (xi - MA) (𝐱𝐢 − 𝐌𝐀)𝟐 31,687 mA 31,8715 - 0,1845 0,03404 31,888 mA 31,8715 0,0165 0,00027 32,134 mA 31,8715 0,2625 0,06890 31,772 mA 31,8715 -0,0995 0,00990 Tabela 01 16 Temos que: ∑ (xi − MA)2n i = 1 = 0,11311 Logo: Dp = √ 0,11311 4 − 1 Dp = √0,03770 Dp = 0,19411 Sabendo que, o desvio padrão indica o quanto um conjunto de dados é semelhante, e que quanto mais próximo ele for de zero mais homogêneos são os dados. Pode-se concluir que os dados obtidos experimentalmente foram bem coletados e os valores apresentados condizem com a realidade. 7. CONCLUSÃO Aprendemos que a medição de cada uma das grandezas ocorre com instrumentos de medidas diferentes, conectados também de modo diferente ao circuito fomado, de corrente elétrica é em amperímetro e conectado em série enquanto que a tensão é feita pelo voltímetro e conectado em paralelo com o resistor, diminuindo assim a resistência total, o que altera a tensão e a corrente presente no resistor. Portanto, podemos concluir que em todas as experiencias do laboratório de eletricidade a partir de agora envolvem a medição de tensão e corrente e é usado dispositivos de medição diferentes como voltímetro e amperímetro. O principal objetivo dessa prática é adquirir mais intimidade com o multímetro e as suas outras funções que serão usadas no decorrer das práticas adiante. Foi possível também concluir através dessa prática que os valores teóricos e experimentais têm valores diferentes, também ocorre a variação de valores ao mudar local de conexão do amperímetro com o circuito. Essa discrepância nos valores, ocorre devido a uma medição errada, resistência e até mesmo interferência externas. 17 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MULTIMETRO. Disponivel em: https://www.mundodaeletrica.com.br/multimetro-o-que-e-para-que- serve/ Acesso em : 21 De agosto 2022 AMPERIMETRO E VOLTIMETRO. Disponivel em: https://www.preparaenem.com/fisica/amperimetro-voltimetro.htm Acesso em: 21 De agosto 2022 CORRENTE ELÉTRICA. Disponivel em: https://www.foxlux.com.br/blog/dicas/como-medir-corrente-eletrica/ Acesso em : 20 De agosto 2022 TENSÃO / POTENCIA. Disponivel em:https://instrutemp.com.br/como- medir-tensao-potencia/multimetro/20 De agosto 2022 GRANDEZAS ELETRICAS. Disponivel em:https://inbraep.com.br/publicacoes/unidades-eletricas/ 20 De agosto 2022 SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Quais são os instrumentos elétricos de medida?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/quais-sao-os-instrumentos-eletricos- medida.htm Acesso em 23 de agosto de 2022 https://www.mundodaeletrica.com.br/multimetro-o-que-e-para-que- https://www.preparaenem.com/fisica/amperimetro-voltimetro.htm https://www.foxlux.com.br/blog/dicas/como-medir-corrente-eletrica/ https://instrutemp.com.br/como-medir-tensao-potencia/multimetro/ https://instrutemp.com.br/como-medir-tensao-potencia/multimetro/ https://inbraep.com.br/publicacoes/unidades-eletricas/ https://brasilescola.uol.com.br/fisica/quais-sao-os-instrumentos-eletricos-medida.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/quais-sao-os-instrumentos-eletricos-medida.htm
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