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ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES (Prática 04 – Data 10/11/16) Emily Bacon Larissa Kathleen de Castro Matheus Berger Rafael Rech Bruscagin Universidade Estadual de Maringá – Campus do Arenito Disciplina: Física Experimental III 01. OBJETIVOS Dimensionar um circuito, estudar as características de circuitos em série e paralelo, no que se refere à tensão, corrente e potência. 02. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Materiais utilizados – Multímetro, fonte de tensão, resistores, pontas de prova, jacarés e placas. Descrição experimental – Pratica 01: Calculou-se primeiramente a potência dissipada de cada resistor para diferencia-los um do outro utilizando a fórmula (1), sendo a PR1 (Potência do Resistor 1) > PR2 (Potência do Resistor 2) > PR3 (Potência do Resistor 3). Constatou-se que a potência dissipada dos três resistores foi menor que a potência nominal, portanto, utilizaram-se os três resistores para a realização da prática. Dimensionou-se o circuito para uma tensão de 10 V e logo após, montou-se o circuito em paralelo de acordo com a imagem: Figura 1. Resistores em paralelo Mediu-se a resistência de cada resistor, colocando-se as pontas do multímetro nas extremidades de cada resistor (isoladamente do circuito) e anotaram-se os valores na tabela (1). Para a medição da corrente, abriu-se o circuito no resistor a ser medido, colocando-se as pontas do multímetro no final do resistor e outra onde fecha o circuito. Com a fonte ainda regulada para 10 V, fez-se a leitura das quedas de tensão, colocando-se as pontas do multímetro nas extremidades de cada resistor (no circuito) e anotou-se na tabela (1). Por último, mediu-se a corrente total do circuito. Abriu-se o circuito e logo em seguida fechou-se com as duas pontas do multímetro fixadas nos pontos abertos. Completou-se a Tabela 1, zerou-se a fonte e logo em seguida desligou-se. Pratica 02: Assim como na prática 1, calculou-se primeiramente a potência dissipada de cada resistor para diferencia-los um dos outros utilizando a fórmula (1), sendo a PR1 (Potência do Resistor 1) > PR2 (Potência do Resistor 2) > PR3 (Potência do Resistor 3). Constatou-se que a potência dissipada dos três resistores foi menor que a potência nominal, portanto, utilizaram-se os mesmos três resistores da associação em paralelo para a realização da prática. Dimensionou-se o circuito para uma tensão de 10 V e logo após, montou-se o circuito em série de acordo com a imagem: Figura 2. Resistores em série Repetiu-se o mesmo processo da prática 1 para a medição da resistência, colocando-se as pontas do multímetro nas extremidades de cada resistor (isoladamente do circuito). Logo após, anotou-se os valores na Tabela 2. Por exemplo, retirou-se o resistor R3 do circuito e mediu-se a resistência colocando as pontas do multímetro nas suas extremidades. Para a medição da Req, desconectaram-se os jacarés e colocaram-se as pontas do multímetro no início do R1 e no término do R3. Para a medição da corrente, abriu-se o circuito no resistor a ser medido, colocando-se as pontas do multímetro no final do resistor e outra onde fecha o circuito seguindo-se o mesmo procedimento da prática 1. Com a fonte ainda regulada para 10 V, fez-se a leitura das quedas de tensão, colocando-se as pontas do multímetro nas extremidades de cada resistor (no circuito) e anotou-se na tabela (1). Por último, mediu-se a corrente total do circuito. Abriu-se o circuito em R3 logo em seguida fechou-se com as duas pontas do multímetro fixadas no ponto aberto. Completando-se a Tabela 2, zerou-se a fonte e logo em seguida desligou-se. 03. RESULTADOS E DISCUSSÕES Prática 01 Mediram-se os valores da prática e foram transcritos para a tabela abaixo. Tabela 1. Associação em paralelo. Resist or Resistência Experimental Potencia (W) Tensão (V) Corrente (A) Nominal Dissipa da 1 (1812 ± 16 )Ω 0,125 5,52E- 03 (10,0 ± 0,2) m (5,52 ± 0,38)m 2 (10,27 ± 0,12) KΩ 0,125 9,74E- 04 (9,9 ± 0,2) (0,97 ± 0,31)m 3 (148,7 ± 1,7) KΩ 0,125 6,72E- 05 (9,9 ± 0,2) (67,2 ± 1,3)µ eq (1500 ± 14)KΩ (6,6 ± 0,4)m Na Tabela 1 notou-se que as leituras realizadas de tensão não variam significativamente de um resistor a outro, isso se deve pelo fato de estarem ligados entre os mesmos pontos do circuito então a tensão sempre é a mesma que a tensão equivalente. As correntes em todos os pontos observados variam significativamente, pois ela é divida em ramificações sendo então percorridas por correntes diferentes, mas a corrente antes dos resistores deve ser a mesma que a corrente depois. A resistência equivalente na teoria e na pratica foram parecidas e o erro está vinculado à incerteza. [1] Prática 02 Mediram-se os valores da prática e foram transcritos para a tabela abaixo. Tabela 2. Associação em série. Resist or Resistência Experimental Potência (W) Tensão (V) Corrente( µA) Nomi nal Dissipa da 1 (1812 ± 16 )Ω 0,125 5,52E- 03 (111,6 ± 0,5) m (63,1 ± 1,2) 2 (10,27 ± 0,12) KΩ 0,125 9,74E- 04 (0,631 ± 0,05) (63,0 ± 1,2) 3 (148,7 ± 1,7) KΩ 0,125 6,72E- 05 (9,2 ± 0,2) (63,2 ± 1,2) eq (160792 ± 1608)KΩ (63,0 ± 1,2) Na Tabela 2 notou-se que as leituras realizadas de tensão varia de um resistor a outra, a tensão total é a mesma que a teórica sendo que a soma das tensões de cada ponto é 9,94 V e essa diferença está ligada a incerteza das tensões. A corrente é a mesma em todos os pontos observados isso se deve porque a corrente dos resistores associados em série é a mesma em todos os pontos sendo igual à corrente equivalente. A resistência equivalente na teoria e na pratica foram parecidas e o erro está vinculado à incerteza. [1] 04. QUESTÕES 1- A resistência equivalente para uma associação em paralelo é igual a 1/Req= 1/R1+1/R2+1/R3, já a tensão nos resistores é igual a tensão da fonte, e a corrente do circuito se divide entre os resistores e ao passar por eles deve voltar ao valor da corrente total, ou seja, i=i1+i2+13. [1] 2- A resistência equivalente de uma associação em série é a soma de tomas as resistências, já a tensão nos resistores é dividida, ou seja, ao final do circuito a tensão deve ser igual a tensão do inicio, V=V1+V2+V3, e a corrente que passa nos resistores é a mesma para o circuito todo. [1] 3- Primeiramente calculamos a Req (Resistência equivalente) somando todas as resistências do circuito, por ser um circuito em série, depois calculamos a corrente teórica pela forma i=V/Req, depois comparamos com o valor pratico e calculamos o desvio percentual. iteórico= 6,2x10-5 A iprático= 6,3x10-5 A Desvio percentual=1,6%. 4- Seguimos os mesmos passos da associação em série, mas para calcular a Req em paralelo usamos a equação 1/Req=1/R1+1/R2+1/R3, após descobrir o Req, calculamos a corrente teórica por i=V/Req, e depois calculamos o desvio percentual. iteórico= 6,559x10-3 A iprático= 6,561x10-3 A Desvio percentual=0,0003%. 5- Para verificar a conservação de energia nos circuitos em série e paralelo, foi preciso calcular a potencia dissipada em cada resistor, soma-las, e depois diminuir da potencia da fonte.Potencia dissipada= R.i2 Potencia da fonte=V2/Req Como nos dois circuitos, tanto em paralelo quanto em série a diferença entre a potencia dissipada e a potencia da fonte foi 0, significa que nos dois casos a energia foi completamente conservada, ou seja, o mesmo tanto de energia que o sistema tem e dissipada através de outras energias, como por exemplo a energia térmica. 6- Para calcular a tensão, corrente e potencia total do circuito, primeiro calculamos Req, a partir dele achamos a corrente que passa pelos resistores Req12, Req45 e R3, depois para achar a tensão em cada resistor só utilizar a fórmula V=R.i, achando a tensão em cada um dos resistores, basta apenas calcular a corrente nos resistores R1, R2, R4 e R5 pela formula i=V/R, com isso achamos a tensão e a corrente em cada resistor, e para acharmos a potencia total, basta achar a potencia dissipada por cada resistor (Pd= R.i²) e somar com a potencia da fonte (Pf=V²/Req). a) Tensão em cada resistor R1= 11,326 V; R2= 11,326 V; R3= 50,967 V; R4= 37,729 V; R5= 37,729 V b) Corrente em cada resistor R1= 1,1326 A; R2= 0,5663 A; R3= 1,6989 A; R4= 0,9432 A; R5= 0,7547 A c) Potencia total Pt= Pd12345+Pf Pt= 339,71 W 05. CONCLUSÕES Conclui-se que no circuito associado em série, a corrente em qualquer resistor é a mesma da fonte e que a tensão total é a soma das tensões de cada um dos resistores. Na associação em paralelo a corrente se subdivide entre os resistores, portanto, a corrente total é igual a soma das correntes de cada resistor e a tensão de cada resistor é igual a tensão da fonte. As resistências equivalentes medidas foram as mesmas que as calculadas na teoria, em ambas associações. A potência emitida pela fonte foi totalmente dissipada em forma de energia térmica em ambos os circuitos, ou seja, a soma das potências dissipadas foi equivalente a potência da fonte, havendo total conservação de energia. 06. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] HALLIDAY, D; RESNICK, R; WALKER, J. Fundamentos de física 3. Rio de Janeiro. ABDR, 1991, 4ªEdição, volume 03. 07. APÊNDICE Tabela 1. Associação em paralelo Resistor Resistência Experimental Potencia (W) Tensão (V) Corrente (A) Nominal Dissipada 1 (1812 ± 16 )Ω 0,125 5,52E-03 (10,0 ± 0,2) m (5,52 ± 0,38)m 2 (10,27 ± 0,12) KΩ 0,125 9,74E-04 (9,9 ± 0,2) (0,97 ± 0,31)m 3 (148,7 ± 1,7) KΩ 0,125 6,72E-05 (9,9 ± 0,2) (67,2 ± 1,3)µ eq (1500 ± 14)KΩ (6,6 ± 0,4)m Tabela 2. Associação em série. Resistor Resistência Experimental Potência (W) Tensão (V) Corrente(µA) Nominal Dissipada 1 (1812 ± 16 )Ω 0,125 5,52E-03 (111,6 ± 0,5) m (63,1 ± 1,2) 2 (10,27 ± 0,12) KΩ 0,125 9,74E-04 (0,631 ± 0,05) (63,0 ± 1,2) 3 (148,7 ± 1,7) KΩ 0,125 6,72E-05 (9,2 ± 0,2) (63,2 ± 1,2) eq (160792 ± 1608)KΩ (63,0 ± 1,2)
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