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PRINCÍPIOS DE KIRCHHOFF (Prática 05 – Data 17/11/16) Emily Bacon Larissa Kathleen de Castro Matheus Berger Rafael Rech Bruscagin Universidade Estadual de Maringá – Campus do Arenito Disciplina: Física Experimental III 01. OBJETIVOS Aplicar as leis de Kirchhoff à resolução de circuitos em rede, determinar experimentalmente a f.e.m de uma fonte. 02. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Materiais utilizados – Fontes de tensão, multímetro, resistores, cabos, pontas de prova, jacarés e placas de bornes. Descrição experimental – Montou-se inicialmente o seguinte circuito: Figura 1. Circuito de duas malhas Montando-se na placa experimental, obteve- se a seguinte configuração: Figura 2. Circuito de duas malhas na placa experimental Mediu-se a resistência, com o multímetro, de cada resistor particular, partindo do R1 ao resistor R4, colocou-se logo após medir-se a resistência, os mesmos resistores R1 , R2 e R3 e R4 no circuito de acordo com a figura, usando-se o amperímetro, adotou-se um sentido para a corrente e fez-se a medição da mesma, anotando-se os valores na tabela (x). Quando se apresentavam negativos os valores mostrados no amperímetro, invertia-se a posição das ponteiras (positiva e negativa) para coincidir com a direção real da corrente, para todos os pontos que foram medidos. Com o voltímetro, mediu-se a queda de tensão em cada resistor, colocando as ponteiras nas extremidades do resistor (dentro do circuito). De um modo geral , mede-se a queda de tensão da escala maior para a menor, entretanto, nesse experimento (com os respectivos resistores) usou-se a escala de (20-200 KΩ), anotou-se os valores na tabela(x), zerou-se a fonte e logo após desligou-se. 03. RESULTADOS E DISCUSSÕES Mediram-se os valores da prática e foram transcritos para a tabela abaixo. Tabela 1. Associação em paralelo. Resistência Experimental () Corrente (A) Tensão (V) Potência Dissipada (W) R1= (10,17 0,12) k (0,91 0,31m 9,3 8,4x10-3 R2 = (1806 16,45) (0,88 m 1,6 x10-2 1,4x10-3 R3 = (135,7 1,6) k (28,6 4,3 1,1x10-4 R4 = (8,15 0,10) k (28,6 0,2 x 6,7x10-6 Utilizando-se os valores da tabela 1 dividiu-se o circuito em duas malhas AEFD e EBCF (figura 1), na malha AEFD a soma das tensões medidas é 10,9 e o εA é 10,9 V, então o somatório da malha é zero, já na malha EBCF a soma das tensões medidas é 2,9 V, e o εB é 2,9 V, então o somatório da malha também é zero. As duas malhas satisfazem a lei de Kirchhoff, onde, o somatório das tensões numa malha é nulo. Conforme os nós do circuito, as correntes se subdividem e a soma da corrente que sai é igual à soma das correntes que entram, sendo assim no circuito todo a i1 é igual a i2+i3, satisfazendo a equação das correntes. 04. QUESTÕES 1- Para descobrirmos a tensão desconhecida foi usada à lei das malhas (principio das tensões), pegamos a primeira malha e aplicamos a lei, que nos diz que ∑ V=0, assim a equação fica εA=V2+V1, a qual nos levou ao resultado de 10,9V. εA=10,9V. 2- Para acharmos os valores das correntes em cada ramo, utilizamos a lei de Kirchhoff e os valores das tensões já conhecidas, aplicamos a lei do mesmo jeito para as 4 correntes, e abrimos a equação na corrente que queríamos determinar, por exemplo, εA=V2+R1.i1 para acharmos i1 foi só isolar. Corrente 1=0,91mA Corrente 2=0,88mA Corrente 3=31,68μA Corrente 4=24,54μA 3- Vimos que os valores das correntes teóricas foram próximos dos valores na prática, só obtendo valores diferentes nas correntes 3 e 4, calculamos o desvio percentual para comprovar. Desvio percentual i1=0% Desvio percentual i2=0% Desvio percentual i3=9,72% Desvio percentual i4=16,54% 4- Para calcularmos Vb-Vd, utilizamos o principio das tensões, para sair do ponto B e chegarmos ao ponto D, podíamos escolher qualquer caminho, então escolhemos o caminho que passava pelos resistores 3,4 e 1, pois estava no sentido da corrente, então a equação montada ficou assim Vd+R3.i3+R4.i4+R1.i1-Vb=0, depois só isolamos, Vb-Vd= R3.i3+R4.i4+R1.i1. Vb-Vd=13,75V. 5- Para obtermos o valor de Vb-Vd na pratica utilizamos a mesma equação, porem com os valores das tensões/correntes medidas na pratica, assim achamos que Vb-Vd=13,8V, calculamos o desvio percentual e vimos que foi um desvio baixo, ou seja, os valores da prática condizem com o teórico. Desvio percentual=0,36%. 6- Para calcularmos a potência dissipada em cada resistor utilizamos a equação P=R.i2. P1=8,42.10-3W P2=1,39.10-3W P3=0,11.10-3W P4=6,66.10-6W. 7- Primeiramente, adotamos um sentido para as correntes do circuito, após isso, calculamos os valores de cada corrente pelos princípios da tensão e princípios da corrente (lei das malhas e lei das correntes), separamos a malha toda em duas malhas, com isso obtivemos uma equação para cada uma das malhas, ou seja, duas equações para o circuito, mas com três incógnitas (i1, i2, i3), porém, sabemos pela lei das correntes que i1=i2+i3, com isso substituímos i1 na equação e conseguimos resolver o sistema, achando primeiro i3, depois i2 e por ultimo i1. E1=R1.i1+R3.i3 ; i1=i2+i3 E2=-R2.i2+R3.i3 E1=R1.i2+R1.i3+R3.i3 E2=-R2.i2+R3.i3 3=5i2+5i3+4i3 1=-2i2+4i3 Assim achamos todas as correntes. Corrente 3=0,289A Corrente 2=0,078A Corrente 1=0,368A. Depois calculamos as potencias dissipadas em cada um dos resistores pela equação P=R.i² P1=0,68W P2=0,01W P3=0,33W. 05. CONCLUSÕES Conclui-se que em um circuito com mais de uma fonte, para calcularem-se as tensões, correntes e resistências existentes, deve-se utilizar a lei de Kirchhoff, ou seja, a lei das malhas. Viu-se também que através da lei de Kirchhoff pode-se calcular a força eletromotriz de uma fonte, seguindo o circuito e considerando que o somatório das tensões tem q ser nulo. 06. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] HALLIDAY, D; RESNICK, R; WALKER, J. Fundamentos de física 3. Rio de Janeiro. ABDR, 1991, 4ªEdição, volume 03.
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