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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO Centro de Ciências Exatas e Tecnologia – CCET Departamento de Física Disciplina: Física Experimental II Professor: Paulo Rogério Dias Pinheiro Relatório da aula prática n 3° Resistores São Luís – MA 2023 Alunos: ANA CAROLINE SANTOS ALMEIDA CARLOS CEZAR ARAGÃO DE SOUSA FILHO JEOVANE LIMA DE MOURA MICHAEL MAGALHAES FERREIRA LUCAS NOGUEIRA FURTADO Relatório da aula prática n 3ª Resistores Relatório apresentado ao curso bacharelado de ciência e tecnologia, sob a supervisão do professor: Paulo Rogério, com um dos pré-requisitos para a avaliação da disciplina de Física Experimental II. São Luís – MA 2023 Sumário Resumo .................................................................................................................................. 4 Introdução............................................................................................................................... 5 Abordagem Teórica ................................................................................................................ 6 Metodologia ............................................................................................................................ 7 Discussão e Resultados......................................................................................................... 8 Conclusão............................................................................................................................. 12 Referência ............................................................................................................................ 13 Resumo Neste relatório é visto a construção de um mecanismo para a realização de uma atividade experimental, no qual analisa os resistores e a utilização do multímetro. Nesse sentido, é visto que um resistor é um componente eletrônico com objetivo de limitar a corrente elétrica que passa pelo circuito. Introdução Em primeiro lugar um resistor é um componente eletrônico que tem como finalidade limitar a corrente elétrica que passa por um circuito. Ele é composto por um material que oferece resistência ao fluxo de elétrons, gerando uma queda de tensão entre seus terminais. A partir disso, os resistores são amplamente utilizados em circuitos eletrônicos para ajustar o valor da corrente elétrica e da tensão que é fornecida a um determinado componente, ou ainda para garantir a polarização correta de um transistor. A unidade de medida no Sistema Internacional dos resistores é medida em Ohms (Ω) e podem variar desde algumas frações de Ohm até dezenas de Megaohms. Em segundo lugar, os resistores podem ser encontrados em diversos formatos, tamanhos e valores de resistência, desde alguns Ohms até vários Megaohms. Eles podem ser de fio, filme ou cerâmica, sendo que cada tipo possui características diferentes de resistência elétrica, potência máxima e tolerância. Dessa forma, a resistência elétrica é medida em Ohms (Ω) e indica a oposição que um resistor oferece à passagem da corrente elétrica. A potência máxima do resistor indica a quantidade de calor que ele pode dissipar sem se danificar, enquanto a tolerância indica a variação máxima permitida entre o valor nominal e o valor real da resistência. Os resistores são amplamente utilizados em circuitos eletrônicos para ajustar o valor da corrente elétrica e/ou da tensão que é fornecida a um determinado componente, ou ainda para garantir a polarização correta de um transistor, por exemplo. Além disso, existem diversas aplicações práticas para os resistores, como em termômetros, sensores de luz e teclados eletrônicos. Além disso, o multímetro é um equipamento muito útil para os eletricistas e eletrônicos, pois permite a medição de diversos parâmetros elétricos em um circuito. Existem dois tipos principais de multímetros: analógicos e digitais. Os multímetros analógicos são compostos por um ponteiro que se move em um mostrador graduado e os multímetros digitais utilizam um display de cristal líquido (LCD) para exibir os valores medidos. Com isso, para medir a resistência de um resistor com um multímetro, basta selecionar a escala de medição de resistência (em Ohms) e conectar as pontas de prova do multímetro nos terminais do resistor. O valor da resistência será exibido no display do multímetro. É importante lembrar que, antes de medir a resistência de um resistor, ele deve ser retirado do circuito, para evitar a interferência de outros componentes. Ademais, é importante escolher a escala de medição adequada para evitar danificar o multímetro ou o componente. Por exemplo, se o valor esperado da resistência é de algumas centenas de Ohms, não faz sentido selecionar a escala de medição de Megaohms. Abordagem Teórica Os resistores são componentes eletrônicos fundamentais que têm a função de controlar o fluxo de corrente elétrica em um circuito, oferecendo uma resistência à passagem dos elétrons. Segundo Boylestad e Nashelsky (2018), a resistência elétrica pode ser definida como a propriedade que um material tem de se opor à passagem de corrente elétrica, sendo medida em Ohms (Ω). Em um experimento envolvendo resistores, é possível medir a resistência elétrica de um resistor por meio de um multímetro ou de um ohmímetro. Segundo Malvino e Bates (2016), o ohmímetro é um instrumento que é usado para medir a resistência elétrica de um resistor de forma direta, sem a necessidade de interromper o circuito. Além disso, é possível também calcular a resistência elétrica de um resistor a partir da Lei de Ohm, que estabelece uma relação entre a tensão aplicada ao resistor, a corrente elétrica que o atravessa e a sua resistência elétrica. Segundo Boylestad e Nashelsky (2018), a Lei de Ohm pode ser expressa pela fórmula R=V/I, em que R é a resistência elétrica, V é a tensão elétrica aplicada ao resistor e I é a corrente elétrica que o atravessa. Ao utilizar resistores em circuitos, é importante levar em consideração a dissipação de energia, que pode ocorrer na forma de calor. Segundo Malvino e Bates (2016), é possível calcular a potência dissipada por um resistor por meio da fórmula P=VI, em que P é a potência elétrica dissipada, V é a tensão elétrica aplicada ao resistor e I é a corrente elétrica que o atravessa. Portanto, em um experimento envolvendo resistores, é possível realizar medições da resistência elétrica, calcular a resistência elétrica a partir da Lei de Ohm e calcular a potência dissipada pelo resistor. Esses conceitos são fundamentais para o entendimento e aplicação dos resistores em circuitos elétricos e eletrônicos. Metodologia Neste experimento foi utilizado uma placa de resistores e um multímetro para calcular a resistência em série e em paralelo de determinados resistores. Primeiramente foi medido a resistência nominal de cada resistor, individualmente de acordo com suas faixas de cores. Após isso foi medido a resistência de cada resistor por meio do multímetro. Após os resultados obtidos, foi realizado logo em seguida a leitura dos resistores, primeiramente em série com 2, 3 e 4 resistores. Logo em seguida foi realizado o mesmo teste, porém, com os resistores em paralelo por meio do multímetro. Também foi solicitado que a equipe criasse a própria sequência de resistores mista. Por fim foi realizado o cálculo da resistência equivalente de cada agrupamento de resistores, como foi citado acima e foi gerado um diagrama de resistores por meio do Circuit Diagram (2023) MATERIAIS UTILIZADOS: ● MULTIMETRO ● PLACA DE RESISTORES(Imagem 1) (Imagem 2) Fonte: Imagens registradas durante experimento em laboratório. Discussão e Resultados Neste experimento muitos processos e análises foram realizados, verificou-se as resistências nominais dos resistores, por meio das faixas de cores contidas nos mesmos, o multímetro foi empregado para para que se pudesse confirmar a resistência individual deles. Além das resistências individuais também se obteve a resistência em série e em paralelo das associações com 2, 3 e 4 resistores. Todos os resistores usados no trabalho possuem uma tolerância de 5%. A tabela abaixo mostra os valores obtidos por meio da Leitura Nominal realizada: Resistor Resistência (Ohms “Ω”) Resistor Resistência (Ohms “Ω”) 1 6,8 kOhms 8 100 Ohms 2 3,3 kOhms 9 100 kOhms 3 1 kOhms 10 100 kOhms 4 1 kOhms 11 1 kOhms 5 330 Ohms 12 100 Ohms 6 330 Ohms 13 1 kOhms 7 100 Ohms Após determinada a leitura nominal dos 13 resistores, um multímetro foi empregado para se confirmar os valores de resistências obtidos, a tabela abaixo mostra os valores encontrados: Resistor Resistência (Ohms “Ω”) Resistor Resistência (Ohms “Ω”) 1 6,72 kOhms 8 99,1 Ohms 2 3,285 kOhms 9 99,7 kOhms 3 0,979 kOhms 10 99,8 kOhms 4 0,979 kOhms 11 0,982 kOhms 5 328,6 Ohms 12 98,2 Ohms 6 326,1 Ohms 13 0,980 kOhms 7 98,2 Ohms Analisando as duas tabelas, as dos valores obtidos por meio da leitura nominal e com o emprego do multímetro podemos concluir que os valores medidos pelo multímetro se enquadram na margem de tolerância indicada pelos resistores. Tendo ciência que os valores obtidos refletem a realidade, ou seja, reproduz com um certo grau de certeza os valores obtidos, pôde ser feito a leitura das associações de resistores em série ligando 2, 3 e 4 resistores, as tabelas abaixo apontam os resultados obtidos nas leituras feita pelo multímetro. Leitura em Série, 2 Resistores: Resistores Resistência (Ohms “Ω”) Resistores Resistência (Ohms “Ω”) 1 e 2 10, 01 kOhms 7 e 8 197,1 Ohms 2 e 3 4,27 kOhms 8 e 9 99,8 kOhms 3 e 4 1,959 kOhms 9 e 10 199,6 kOhms 4 e 5 1,308 kOhms 10 e 11 100,7 kOhms 5 e 6 0,654 kOhms 11 e 12 1,08 kOhms 6 e 7 0,423 kOhms 12 e 13 1,078 kOhms Leitura em Série, 3 Resistores: Resistores Resistência (Ohms “Ω”) Resistores Resistência (Ohms “Ω”) 1, 2 e 3 11 kOhms 7, 8 e 9 99,9 kOhms 2, 3 e 4 5,25 kOhms 8, 9 e 10 199,7 kOhms 3, 4 e 5 2,287 kOhms 9, 10 e 11 200,4 kOhms 4, 5 e 6 1,633 kOhms 10, 11 e 12 100,9 kOhms 5, 6 e 7 0,751 kOhms 11, 12 e 13 2,06 kOhms 6, 7 e 8 0,522 kOhms Leitura em Série, 4 resistores: Resistores Resistência (Ohms “Ω”) 1, 2, 3 e 4 11,98 kOhms 5, 6, 7 e 8 0,851 kOhms As tabelas logo abaixo apontam os valores obtidos por meio do multímetro para associações em paralelo usando 2, 3 e 4 resistores. Leitura em Paralelo, 2 Resistores: Resistores Resistência (Ohms “Ω”) Resistores Resistência (Ohms “Ω”) 1 e 2 2,205 kOhms 7 e 8 49,2 Ohms 2 e 3 0,754 kOhms 8 e 9 99,9 Ohms 3 e 4 0,489 kOhms 9 e 10 49,9 kOhms 4 e 5 246,1 Ohms 10 e 11 0,972 kOhms 5 e 6 169,5 Ohms 11 e 12 89,5 Ohms 6 e 7 74,9 Ohms 12 e 13 89,2 Ohms Leitura em Paralelo, 3 Resistores: Resistores Resistência (Ohms “Ω”) Resistores Resistência (Ohms “Ω”) 1, 2 e 3 0,678 kOhms 7, 8 e 9 49,2 Ohms 2, 3 e 4 0,425 kOhms 8, 9 e 10 98,8 Ohms 3, 4 e 5 196,8 Ohms 9, 10 e 11 0,962 kOhms 4, 5 e 6 140,4 Ohms 10, 11, 12 89,2 Ohms 5, 6 e 7 61,4 Ohms 11, 12 e 13 81,8 Ohms 6, 7 e 8 42,8 Ohms Leitura em Paralelo, 4 resistores: Resistores Resistência (Ohms “Ω”) 1, 2, 3 e 4 0,401 kOhms 5, 6, 7 e 8 38,1 Ohms Todos os resultados presentes nas tabelas se mostram aceitáveis, pois além de respeitarem o limite de tolerância de 5%, seus resultados batem de acordo com o que se tem na literatura sobre associação de resistores. Resistores associados em série as resistências são somadas e resistores associados em paralelo a resistência equivalente é menor que a menor das resistências na ligação. Logo abaixo pode-se verificar o diagrama de uma associação mista feita no dia das leituras dos resistores no Circuit Diagram e outra foto da associação feita na placa de resistores. Fotografia durante o experimento. Esquema feitos para representação de uma medição mista Fonte: Circuit Diagram Utilizando a tabela com as medidas das resistências verificadas encontramos como resistência nominal 7,23 kOhms, medindo esta associação mista no multímetro encontramos como resistência equivalente 7,14 kOhms, resultados muito próximos corroborando para a autenticidade dos valores. Conclusão Neste experimento, foi aprendido a determinar o valor nominal dos resistores fornecidos usando o sistema de código de cores. Foi comparado os valores marcados com os valores medidos usando um multímetro para obter os referidos dados. Conclui-se que as características dos circuitos resistivos em série (corrente constante, tensão variável a cada par de pontos e cálculo de resistores equivalentes) são verdadeiros, já que as diferenças (erros) apresentadas no experimento entre os valores medidos e teóricos foram mínimos, ou seja, foram muito próximos, isto aconteceu também na parte do circuito que possuía configuração em paralelo. O experimento foi importante também para a ambientação do grupo a aparelhos de medidas elétricas. Referência CIRCUIT Diagram: A Circuit Diagram Maker. [S. l.], 2023. Disponível em: https://www.circuit- diagram.org./. Acesso em: 26 abr. 2023. LOCATELLI, Caroline. O que é um resistor?. [S. l.]: Curto Circuito, 15 fev. 2022. Disponível em: https://curtocircuito.com.br/blog/eletronica-basica/o-que-e-resistor. Acesso em: 26 abr. 2023. MATTEDE, Henrique. Multímetro!: O que é? Para que serve?. Mundo da Elétrica, 2023. Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/multimetro-o-que-e-para-que-serve/. Acesso em: 26 abr. 2023. MATTEDE, Henrique. O que é um resistor?. Mundo da Elétrica, 2023. Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-um-resistor/. Acesso em: 26 abr. 2023. BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. 11. ed. Pearson, 2018. MALVINO, A. P.; BATES, D. J. Eletrônica. 7. ed. Pearson, 2016. Sedra, A. S., & Smith, K. C. (2015). Microeletrônica. Oxford University Press, 7ª edição. Horowitz, P., & Hill, W. (2015). The Art of Electronics. Cambridge University Press, 3ª edição. Art of Electronics (1989). Resistors. Capítulo 1.2. Disponível em: . Acesso em 23 nov. 2023. Resumo Introdução Abordagem Teórica Metodologia Discussão e Resultados Conclusão Referência