FIS 123 R01 MEDIDA DE CORRENTE 2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
INSTITUTO DE FÍSICA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA GERAL
FIS123 – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL III-E / LABORATÓRIO
PROFESSOR: CARLOS	DATA: 11/05/01
ALUNOS:	JORGE EDUARDO SANTOS DE FREITAS	(T10 / P19)
	FABRÍCIO NASCIMENTO PEREIRA	(T10 / P19)
	MILENA DE ALBUQUERQUE MOREIRA	(T10 / P19)
MEDIDA DE CORRENTE E DIFERENÇA DE POTENCIAL
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1. OBJETIVOS
Compreender o significado das grandezas corrente elétrica e diferença de potencial e o funcionamento dos seus instrumentos de medida.
2. INTRODUÇÃO
Para uma melhor compreensão do experimento em laboratório, é fundamental conhecer os instrumentos de medida e dominar as relações entre as grandezas e seus erros inerentes. Neste experimento estudaremos as relações entre corrente elétrica, diferença de potencial (DDP) e resistências. Além disso, estudaremos o funcionamento do amperímetro.
3. PROCEDIMENTOS
Foram utilizados:
. Amperímetro
. Chave liga – desliga
. Placa de ligação
. Fios
. Fonte de tensão
. Década de resistores
O primeiro passo foi calcular a resistência mínima e máxima. Depois medimos a resistência mínima experimental. Assim fizemos uma tabela colocando 10 valores diferentes na década de resistores, contando com a resistência máxima calculada e a resistência mínima experimental. Medimos os valores das correntes para cada valor de resistência, de modo a cobrir os valores da escala do amperímetro.
Em outro circuito montado, fizemos medidas utilizando uma década de resistores em parelelo (Rp) com o amperímetro para acharmos a resistência interna do aparelho. Ajustando Rp, regulamos até que a corrente medida fosse 5mA, concluindo que metade da corrente passava pela resistência Rp e metade passava pelo amperímetro.
Com o resultado anterior, partimos para a multiplicação do fundo de escala do amperímetro, utilizando a década de resistores em paralelo. Fazendo apenas ajustes em Rp, multiplicamos o fundo de escala por dois e por quatro.
Sendo assim, transformamos o amperímetro em voltímetro com fundos de escala 5v e 10v, usando uma década de resistores acoplada em série. Com o voltímetro configurado para 10v, medimos valores de tensão referentes aos elementos da bateria utilizada.
4. DADOS DA LISTA DE MATERIAL
Tensão da fonte: 3,885v
Fundo de escala do amperímetro: 10mA
Tolerância dos resistores: 5%
Desvio do medidor: 0,1mA
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IV.1
Lei de Ohm: V = RI
a)
I = 10mA
V = 3,885v
3,885 = R x 10x10-3
RminC = 388,5( (Resistência Mínima Calculada)
b)
I = 1,0mA
V = 3,885v
3,885 = R x 1,0x10-3
RmaxC = 3885( (Resistência Máxima Calculada)
c)
Para R = RminC, I = 9,4mA
Esta corrente não é igual a 10mA devido à tolerância dos resistores. O valor de tensão da fonte provavelmente é menor que o da etiqueta da bateria. Encontramos o valor de 375( para a resistência experimental.
d)
Tabela 1
	R (()
	Im (mA)
	400
	9,4
	600
	6,2
	800
	4,8
	1000
	3,8
	1300
	2,9
	1600
	2,4
	2000
	1,9
	2500
	1,5
	3000
	1,2
	3600
	1,0
�
IV.2
Ajustada em R o valor de resistência mínima calculada e em Rp o valor zero, o amperímetro mediu 0,2mA. Este resultado não foi o esperado, uma vez que o nosso desvio avaliado era ± 0,1mA, o zero do amperímetro estava fora desta faixa. Provavelmente isso ocorreu porque o amperímetro estava descalibrado, além da resistência dos fios usados para Rp = 0(.
Quando a corrente lida no amperímetro é 5,0mA, a corrente é dividida meio a meio entre a resistência Rp e o amperímetro em paralelo. Assim as resistências devem ter o mesmo valor, que neste caso é de 10(.
Rp de 1 em 1(, até 10(
Tabela 2
	Rp (()
	Ia (mA)
	1
	1,0
	2
	1,6
	3
	2,1
	4
	2,6
	5
	3,0
	6
	3,4
	7
	3,8
	8
	4,1
	9
	4,4
	10
	5,0
IV.3
i) Duplicação do fundo de escala do amperímetro
V = I x (R + Ra//Rp)
Ra//Rp = Ra x Rp
	Ra + Rp
V = 3,885v
Ra = Rp = 10(
I = 20,0mA
3,885 = (R + 5) 2,0x10-2
R = 189(
ii)
Tabela 3
	R (()
	Im (mA)
	189
	9,4
	378
	4,7
	756
	2,4
	1512
	1,2
	3024
	0,6
�
IV.4
i) Fundo de escala de 5 v
a)
Ra = 10(
I = 10mA
V = (R + Ra) x I
R = 490(
b)
Para uma resistência de 490(, temos uma I lida no amperímetro de 7,7mA, sendo então a tensão correspondente de:
V = RxI
V = 3,773v
ii) Fundo de escala de 10 v
a)
Ra = 10(
I = 10mA
V = (R + Ra) x I
R = 990(
b)
Tabela 4
	Elementos da bateria
	Leitura do voltímetro (v)
	1
	1,2
	2
	2,5
	3
	3,8
	4
	5,0
	5
	6,4
5. DISCUSSÃO
5.1
O cálculo para achar o valor teórico de corrente é V = RI.
Os valores encontrados para R, Ic, Im, (I estão relacionados na tabela 5.
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Tabela 5
	R(()
	(R
	Im (mA)
	(Im (mA)
	Ic (mA)
	(Ic (mA)
	(I
	400
	20
	9,4
	0,1
	9,7
	5,1x10-4
	0,3
	600
	30
	6,2
	0,1
	6,47
	3,4x10-4
	0,27
	800
	40
	4,8
	0,1
	4,85
	2,5x10-4
	0,05
	1000
	50
	3,8
	0,1
	3,88
	2,0x10-4
	0,08
	1300
	65
	2,9
	0,1
	2,98
	1,5x10-4
	0,08
	1600
	80
	2,4
	0,1
	2,42
	1,2x10-4
	0,02
	2000
	100
	1,9
	0,1
	1,94
	1,0x10-4
	0,04
	2500
	125
	1,5
	0,1
	1,55
	8,1x10-5
	0,05
	3000
	150
	1,2
	0,1
	1,29
	6,8x10-5
	0,09
	3600
	180
	1,0
	0,1
	1,07
	5,6x10-5
	0,07
Os valores experimentais são menores que os valores teóricos. Isso era esperado, uma vez que o valor teórico não considera a resistência interna do amperímetro.
5.2
O Valor da resistência mínima calculada é de 388,5( e o da resitência mínima experimental é de 375(. Isso era esperado, já que o cálculo da resistência mínima não leva em consideração o valor da resistência interna do amperímetro. Ainda deve ser considerado, a tolerância da década de resistores.
5.3
O desvio avaliado do amperímetro é 0,1mA. Este valor corresponde à menor divisão da escala do aparelho.
5.4
Ra = (I - Ia) x Rp
Ia
Calculando o erro cometido:
(Ra = ((I – Ia) + (Ia + (Rp
(Ra = 0,04 + 0,02 + 0,05
(Ra = 0,11 = 11%
Ra = (10 ± 1,1)(
5.5
Calculando a corrente que realmente passa pelo circuito quando ligamos Rp em paralelo com o amperímetro e este mede 5mA:
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V = 3,885v
RminC = 388,5(
Ra = 10(
Rp = 10(
V = I x (R + Ra//Rp)
Ra//Rp = Ra x Rp = 5(
	Ra + Rp
3,885 = (189 + 5) x I
I = 9,87mA
O valor encontrado é 9,87 mA, o que não está muito distante de 10mA. A aproximação pode ser considerada boa, já que o desvio avaliado do amperímetro é 0,1mA.
5.6
Na tabela 5 estão relacionados os valores de V, R, Im, Ic e (I.
Para todos os valores, o valor teórico supera o experimental, pois não leva em conta a resistência dos fios, além da margem de tolerância dos resistores.
O desvio avaliado para o amperímetro com fundo de escala de 20 mA é ± 0,2 mA. Como o desvio relativo é a razão entre o valor medido e o desvio avaliado, ele muda com a ampliação do fundo de escala, já que o desvio avaliado muda.
5.7
O desvio avaliado do voltímetro de fundo de escala 5v é de ± 0,05v e o desvio avaliado do fundo de escala 10v é de ± 0,1v. As resistências internas valem 490( e 990(, respectivamente, para os voltímetros com fundo de escala 5 e 10v.
6. CONCLUSÕES
Concluímos que com o entendimento das relações entre as grandezas tensão, resistência e corrente e o funcionamento de um amperímetro, é possível ampliar o fundo de escala e ainda transformá-lo em voltímetro.
Vale ressaltar que os erros devem ser levados sempre em consideração durante a medição dos dados experimentais.
Também deve-se atentar para a tolerância dos resistores, a resistência intríseca dos fios e condutores utilizados nos circuitos, pois também interferem nos resultados.