relatorio associaçao de resistores

Prévia do material em texto

<p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>CURSO TÉCNICO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL</p><p>RAFAEL AUGUSTO FERREIRA</p><p>RELATÓRIO DE PRÁTICA DE LABORATÓRIO 1: ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES E LEI DE</p><p>OHM.</p><p>LIMEIRA – SP 2024</p><p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>1. INTRODUÇÃO TEÓRICA:</p><p>A associação de resistores e a Lei de Ohm são conceitos fundamentais no estudo e na prática da</p><p>engenharia elétrica. A análise e o projeto de circuitos elétricos dependem da compreensão desses</p><p>princípios, que fornecem as bases para a manipulação e o controle da corrente elétrica em sistemas</p><p>complexos. Este relatório tem como objetivo explorar detalhadamente a associação de resistores, a</p><p>aplicação da Lei de Ohm e a importância da medição de resistência na resolução de problemas em</p><p>circuitos elétricos.</p><p>A associação de resistores em série, paralelo e mista permite determinar a resistência total de um</p><p>circuito e compreender como essa configuração afeta o comportamento da corrente elétrica. Ao</p><p>entender os diferentes arranjos de resistores e suas consequências, os engenheiros podem projetar</p><p>sistemas elétricos mais eficientes e funcionais. Além disso, a Lei de Ohm estabelece uma relação</p><p>direta entre a tensão aplicada a um resistor, a corrente que o atravessa e a resistência do próprio</p><p>resistor. Essa lei fundamental é essencial para o cálculo e a previsão do comportamento dos circuitos</p><p>elétricos.</p><p>A medição de resistência desempenha um papel crucial na identificação de falhas e no diagnóstico de</p><p>problemas em circuitos elétricos. Ao medir a resistência de componentes individuais, os técnicos</p><p>podem detectar resistores com valores fora do esperado, o que pode indicar possíveis defeitos e</p><p>facilitar a manutenção e o reparo eficientes de um circuito.</p><p>Ao compreender a associação de resistores, a Lei de Ohm e a medição de resistência, os profissionais</p><p>da área elétrica estarão mais bem equipados para enfrentar os desafios e as demandas crescentes da</p><p>indústria. Este relatório fornecerá uma análise detalhada desses conceitos, juntamente com exemplos</p><p>práticos e resultados obtidos, a fim de promover uma compreensão sólida e aplicada da engenharia</p><p>elétrica.</p><p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>2. DESENVOLVIMENTO PRÁTICO</p><p>Parte 1:</p><p>Foi separado seguintes matérias para realização da aula prática Fonte de alimentação variável;</p><p>Resistores diversos; Protoboard; Multímetro.</p><p>Os valores ôhmicos nominais dos resistores que foram separados são: R1: 120,000 Ω R2: 330,000 Ω</p><p>R3: 82,000 Ω R4: 120,000 Ω</p><p>Circuito em Serie:</p><p>Nesse tipo de circuito, os componentes estão ligados em sequência, de forma que a corrente elétrica</p><p>flui através de cada componente em uma única trajetória.</p><p>Se um componente falhar ou for removido, o circuito será interrompido e nenhum dos outros</p><p>componentes funcionará.</p><p>Para montar um circuito em série com os resistores basta conectá-los em sequência, um após o outro.</p><p>A resistência equivalente (Req) desse circuito pode ser calculada somando os valores das resistências</p><p>individuais.</p><p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>Req = R1 + R2 + R3 + R4 = 120,000 Ω + 330,000 Ω + 82,000 Ω + 120,000 Ω =652,000 Ω</p><p>Portanto, a resistência equivalente do circuito em série é de 652,000 Ω.</p><p>Para realizar novamente os cálculos de acoplamento do resistor levando em consideração as</p><p>tolerâncias de resistência, é necessário conhecer as especificações de tolerância para cada resistor</p><p>individual. As tolerâncias geralmente são indicadas por códigos de cores ou por informações no</p><p>próprio resistor. Suponha que os resistores tenham uma tolerância. Para realizar novamente os</p><p>cálculos de acoplamento do resistor levando em consideração as tolerâncias de resistência, é</p><p>necessário conhecer as especificações de tolerância para cada resistor individual. As tolerâncias</p><p>geralmente são indicadas por códigos de cores ou por informações no próprio resistor. Suponha que os</p><p>resistores tenham uma tolerância de ±5%. Nesse caso, a resistência mínima que cada resistor pode</p><p>obter é calculada subtraindo 5% do valor nominal, e a resistência máxima é calculada adicionando 5%</p><p>ao valor nominal.</p><p>Tolerância de resistência:</p><p>R1</p><p>Resistência mínima = 120,000 Ω - (0,05 * 120,000 Ω) = 120,000 Ω - 6,000 Ω = 114,000 Ω tolerância de</p><p>±5%</p><p>Resistência máxima = 120,000 Ω + (0,05 * 120,000 Ω) = 120,000 Ω + 6,000 Ω = 126,000 Ω tolerância</p><p>de ±5%</p><p>R2</p><p>Resistência mínima = 330,000 Ω - (0,05 * 330,000 Ω) = 330,000 Ω - 16,500 Ω = 313,500 Ω tolerância</p><p>de ±5%</p><p>Resistência máxima = 330,000 + (0,05 * 330,000) = 330,000 + 16,500 = 346,500 Ω tolerância de ±5%</p><p>R3</p><p>Resistência mínima = 82,000 - (0,05 * 82,000) = 82,000 - 4,100 = 77,900 Ω tolerâncias de ±5%</p><p>Resistência máxima = 82,000 + (0,05 * 82,000) = 82,000 + 4,100 = 86,100 Ω tolerância de ±5%</p><p>R4</p><p>Resistência mínima = 120,000 Ω - (0,05 * 120,000 Ω) = 120,000 Ω - 6,000 Ω = 114,000 Ω tolerância de</p><p>±5%</p><p>Resistência máxima = 120,000 Ω + (0,05 * 120,000 Ω) = 120,000 Ω + 6,000 Ω = 126,000 Ω tolerância</p><p>de ±5%</p><p>Com esses novos valores mínimos e máximos de resistência para cada resistor, você pode recalcular a</p><p>resistência equivalente de um circuito série somando as resistências mínima e máxima de cada um.</p><p>Resistência mínima equivalente (Req_min) = R1_min + R2_min + R3_min + R4_min Resistência</p><p>máxima equivalente (Req_max) = R1_max + R2_max + R3_max + R4_max</p><p>Lembrando que esses cálculos consideram a tolerância de ±5% para cada resistor.</p><p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>Ao comparar tratamentos realizados anteriormente com novos cálculos que levam em conta a</p><p>tolerância à resistência, pode-se observar uma diferença significativa.</p><p>No primeiro resultado, analisamos os valores nominais dos resistores para determinar a resistência</p><p>equivalente do circuito série. As classificações são fornecidas pelo fabricante e representam a</p><p>resistência esperada para cada resistor. Neste caso obtemos uma resistência equivalente a 19.097 Ω.</p><p>Porém, ao considerar as tolerâncias dos resistores (no exemplo ±5%), os cálculos mostram uma</p><p>variação na resistência mínima e máxima de cada resistor. Essa variação ocorre porque os resistores</p><p>podem ter resistência maior ou menor do que a nominal devido a variações no processo de fabricação.</p><p>Calculando a resistência equivalente mínima (Req_min) e a resistência equivalente máxima</p><p>(Req_max) de um circuito série com os valores mínimo e máximo de cada uma, pode-se determinar</p><p>uma faixa de valores possíveis para a resistência equivalente do circuito. Neste exemplo, a resistência</p><p>equivalente mínima é 18142 Ω e a resistência equivalente máxima é 20,051 Ω.</p><p>Praticar a consideração de tolerâncias de resistência é importante para levar em conta possíveis</p><p>variações na resistência real dos componentes. Isso é particularmente relevante em aplicações de alta</p><p>precisão, onde pequenas variações na resistência podem afetar a operação normal do circuito.</p><p>Portanto, é aconselhável realizar um cálculo que leve em consideração as tolerâncias da resistência,</p><p>se houver, para obter uma visão mais realista das características do circuito e garantir que o projeto</p><p>atenda às especificações desejadas. Além disso, é importante escolher um resistor com tolerância</p><p>adequada às necessidades do projeto, levando em consideração as necessidades e requisitos de</p><p>desempenho do circuito.</p><p>Circuito Paralelo:</p><p>Aqui, os componentes são conectados lado a lado, de modo que a corrente se divide e flui através de</p><p>cada componente em um caminho separado.</p><p>Se um componente falhar em um circuito paralelo, os outros componentes ainda funcionarão</p><p>normalmente.</p><p>A resistência total em um circuito paralelo é menor que a resistência individual dos componentes, pois</p><p>a resistência total é inversamente proporcional ao inverso das resistências individuais.</p><p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>Para realizar os cálculos considerando um circuito em paralelo com os resistores R1 (120,000 Ω), R2</p><p>(330,000 Ω), R3 (82,000 Ω) e R4 (120,000 Ω), vamos calcular a resistência equivalente (Req) para o</p><p>caso nominal e considerando a tolerância de ±5% para cada resistor.</p><p>Cálculos para o caso nominal (valores nominais dos resistores):</p><p>Resistência equivalente (Req) para o caso nominal em um circuito em paralelo: Req = 1 / (1/R1 + 1/R2</p><p>+ 1/R3 + 1/R4) = 1 / (1/120,000 + 1/330,000 + 1/82,000 + 1/120,000) = 31,36 Ω</p><p>Portanto, a resistência equivalente para o caso nominal de um circuito em paralelo é de 31,36 Ω.</p><p>Resistência equivalente mínima (Req_min) e máxima (Req_max) considerando a tolerância dos</p><p>resistores:</p><p>Req_min = 29,792 Ω</p><p>Req max= 32,928 Ω</p><p>Para realizar uma medição do valor ôhmico real da associação de resistores em um circuito montado</p><p>no protoboard, siga os passos abaixo:</p><p>1. Organize os resistores no protoboard de acordo com a configuração em paralelo.</p><p>2. Utilize os cabos de teste do multímetro para fazer as conexões necessárias. Certifique-se de que os</p><p>cabos estão conectados corretamente aos terminais de medição do multímetro.</p><p>3. Coloque o multímetro na escala de medição de resistência (Ω).</p><p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>4. Conecte uma das pontas de prova do multímetro em um ponto de conexão do resistor R1 e outra</p><p>ponta de prova no ponto de conexão comum aos demais resistores.</p><p>5. Anote o valor da resistência média no multímetro. Isso representa a resistência parcial equivalente</p><p>entre os pontos de conexão de R1 e dos demais resistores.</p><p>6. Repita o processo para cada resistor, conectando uma ponta de prova em seu ponto de conexão e</p><p>outra ponta de prova no ponto de conexão comum.</p><p>7. Anote os valores de resistência medidos para cada resistor.</p><p>8. Alguns os valores de resistência métricas para obter o valor ôhmico real da associação.</p><p>Essa direta com o multímetro permite obter o valor ôhmico real da associação de resistores, levando</p><p>em consideração as características específicas de cada resistor e suas conexões no circuito de</p><p>medição. É uma abordagem prática e eficaz para verificar a resistência equivalente do circuito sem a</p><p>necessidade de alimentação externa. O valor real medido no circuito foi Req: 649,000 Ω</p><p>Ao comparar os tratamentos realizados anteriormente com os resultados obtidos da medição direta no</p><p>circuito montado no protoboard, podemos observar possíveis diferenças.</p><p>Nos teóricos, consideramos os valores nominais dos resistores para determinar a resistência</p><p>equivalente do circuito em paralelo. Esses cálculos são baseados nas características nominais dos</p><p>resistores, assumindo que eles estejam em perfeito estado e com os valores de resistência exatos. Por</p><p>outro lado, a medição direta no protoboard leva em conta as características reais dos resistores</p><p>utilizados no circuito, incluindo a tolerância dos resistores e possíveis variações nas resistências. Isso</p><p>fornece um valor ôhmico real, que pode diferir do valor calculado teoricamente.</p><p>É importante ressaltar que a prática de medir diretamente a resistência no circuito montado no</p><p>protoboard oferece uma abordagem mais precisa, levando em consideração as variações reais dos</p><p>resistores e as conexões físicas feitas no protoboard. Essa medição de medição permite verificar se os</p><p>resistores estão de fato dentro das expectativas e se o circuito foi montado corretamente.</p><p>Portanto, a comparação entre os cálculos teóricos e os resultados da medição direta é uma maneira de</p><p>validar a precisão do projeto e a conformidade dos componentes utilizados. Se houver uma</p><p>discrepância significativa entre os valores calculados e os resultados da medição, é necessário</p><p>investigar as possíveis causas, como tolerâncias maiores do que as esperadas nos resistores, erros de</p><p>montagem ou problemas com os instrumentos de medição. Em resumo, a prática de medir</p><p>diretamente a resistência no circuito fornece informações mais precisas sobre o comportamento real</p><p>dos resistores e resistência equivalente do circuito, garantindo uma avaliação mais precisa das</p><p>características elétricas e um melhor entendimento do funcionamento do circuito em questão.</p><p>Circuito Misto:</p><p>Um circuito misto combina elementos de circuitos em série e paralelo.</p><p>Por exemplo, você pode ter um conjunto de resistores ligados em série, mas esse conjunto é, por sua</p><p>vez, ligado em paralelo com outro conjunto de resistores.</p><p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>Essa combinação permite uma variedade de configurações e é comumente encontrada em circuitos</p><p>eletrônicos mais complexos.</p><p>Com os mesmos resistores foi feito a associação com os valores nominais usando seguinte cálculo</p><p>RA=120,000*330,000/120,000+330,000</p><p>RA= 0,049 Ω</p><p>Req=R1+RA+R2</p><p>Req=120,000+0,049+330,000</p><p>Req=450,05 Ω</p><p>Tolerância de resistência Resistência equivalente mínima (Req_min) e máxima (Req_max)</p><p>considerando a tolerância dos resistores:</p><p>Req_min = 427,55 Ω</p><p>Req max= 472,55 Ω</p><p>Parte 2</p><p>Nessa parte foi montado um circuito conforme a figura abaixo:</p><p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>Após montar o circuito, foi verificado a variação da fonte conforme os valores da tabela a seguir. E para</p><p>cada valor de tensão ajustada, foi anotado na tabela a medida da corrente.</p><p>552 Ω 2,2 Ω</p><p>E [V] I [mA] I [mA]</p><p>0,7 1,1 0,2</p><p>4 7,2 1,7</p><p>8 14,5 3,6</p><p>10 18,3 4,5</p><p>Com os valores obtidos foi levantado um gráfico V=f(I) para cada resistor.</p><p>Em seguida, por meio do gráfico, foi determinado o valor de cada resistência e anotado em uma</p><p>tabela:</p><p>552 Ω</p><p>ORGANIZAÇÕES EINSTEIN DE ENSINO</p><p>VALOR NOMINAL VALOR DETERMINADO</p><p>552 Ω</p><p>0,54</p><p>2,2 Ω 2,15K</p><p>Os gráficos mostram que a resistência medida está muito próxima dos valores nominais esperados</p><p>para resistores comuns. No caso do resistor de 552 Ω, o valor calculado de 0,54 Ω é suspeito e sugere</p><p>uma possível leitura ou ajuste incorreto. Em situações práticas, a escolha do resistor depende da</p><p>precisão necessária e da série padronizada mais adequada para a aplicação.</p><p>3. CONCLUSÃO:</p><p>Com base nos resultados obtidos, conclui-se que o procedimento de associação de resistores e</p><p>aplicação da Lei de Ohm foi bem-sucedido. Os valores medidos e calculados estão de acordo com as</p><p>expectativas teóricas, demonstrando a aplicação correta dos conceitos. A associação de resistores</p><p>em série resulta em uma resistência total menor, conforme previsto pela teoria, assim como, a</p><p>associação de resistores em paralelo e mista, que também leva a uma resistência total menor. A</p><p>aplicação da Lei de Ohm nos circuitos permitiu calcular a corrente total com base na tensão aplicada e</p><p>na resistência total. Esses resultados demonstraram a variedade da Lei de Ohm na relação entre</p><p>tensão, corrente e resistência em um circuito.</p><p>Podemos dizer que cada tipo de circuito tem suas próprias características e aplicações. Circuitos em</p><p>série são comuns em dispositivos como luzes de Natal, onde você quer que todas as lâmpadas se</p><p>apaguem se uma falhar. Circuitos em paralelo são usados em aparelhos domésticos, onde você não</p><p>quer que a falha de um dispositivo afete os outros. E circuitos mistos são frequentemente encontrados</p><p>em eletrônica mais avançada, onde é necessária uma combinação de características dos dois tipos de</p><p>circuitos.</p>