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Atividade Prática de Eletricidade Marco Aurelio de Sousa Centro Universitário Uninter Pap. – Jaguariaíva – Cep 84200000 – Jaguariaíva – Paraná – Brasil E-Mail: zorro050684@hotmail.com Resumo: Essa atividade tem como intuito colocar em prática todos os conceitos abordados na disciplina de eletricidade, como lei de Ohm, leis de Kirchhoff, divisor de tensão, divisor de corrente, funcionamento de resistores, capacitores e indutores. Palavra-chave: (Lei de Ohm, Divisor de Tensão, Divisor de Corrente) Introdução Experiência 1 Apesar de alguns físicos não a considerarem como lei, porque ela não se aplica a diodos e transistores, ela tem essa denominação por apresentar aplicabilidade aos demais condutores metálicos. Ela consiste na interação de corrente (i) e tensão (V) sob a presença de uma constante que se denomina resistência elétrica (Ω). Georg Simon Ohm através de seus experimentos constatou que a corrente através de um dispositivo é sempre diretamente proporcional à diferença de potencial aplicada no dispositivo. EXPERIÊNCIA 1: LEI DE OHM Figura 1: Circuito montado no Proto-board Figura 2: V1 5 Volts Figura 3: Realizando a medida de corrente elétrica do circuito 1k Ω Figura 4: R1-470 kΩ(5Volts) Figura 5: R1-1k Ω Figura 6: R1-470k Ω Figura 7: R1-470k Ω Figura 8: R1- 1k Ω Figura 9: V1 10 Volts Figura 10: V1 10Volts R1-1k Ω Figura 11: V1 10 Volts R1-470k Ω I (A) %Erro V1 (V) R1 A Teórica Calculada B Simulada no MultiSim Blue C Experimental utilizando o kit D Erro experimental % Erro 5 1k Ω 5mA 5mA 5,20mA -4 10 1k Ω 10mA 10mA 10,71mA -7,1 5 470k Ω 0,010638mA (10,638uA) 10,638 uA 0,009mA 15,39 10 470k Ω 0,021276mA (21,276uA) 21,277uA 0,019mA 10,69 Calcule o erro experimental: %𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 – 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑥100 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos: Devido a precisão do programa Multisim Blue e nos Cálculos teóricos os valores são mais precisos, já no uso do kit com Proto-board a energia tem a oscilação da rede, existindo então a falta de exatidão nos valores, que quando calculados com a formula de %erro ficam próximos; O resistor 470k Ω na escala do enunciado do exercícios constou valor 0, mudando a escala para 2m conseguimos um valor de aferição. Observação: utilizando a Lei de ohm I=V/R exemplo: I=5/470= 0,010638mA. EXPERIÊNCIA 2: DIVISOR DE TENSÃO Introdução Experiência 2 O divisor de tensão é um circuito que nos permite conseguir tensões menores do que a tensão de um gerador disponível Figura12:Circuito divisor de tensão Figura 13: Montagem Proto-Board Calcule o valor teórico de cada uma das tensões e corrente solicitadas. Valores Teóricos V1 (V) Vr1(v) Vr2(v) Vr3(v) I(A) 3 2.7V 2.04V 0V 0.3mA 6 5.4V 4.08V 0V 0.6mA 9 8.1V 6.12V 0V 0.9mA 12 10.8V 8.16V 0V 1.2A Utilizando o MultiSIM Blue, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e preencha a tabela. Valores Simulados V1 (V) Vr1(v) Vr2(v) Vr3(v) I(A) 3 2.04V 660mV 300mV 600uA 6 4.08V 1.32V 600mV 1.2mA 9 6.12V 1.98V 900mV 1.8mA 12 8.16V 2.64V 1.2V 2.4mA Figura 14: Voltagem 3V Figura 15: Vr1 3Volts Figura 16: Vr2 3Volts Figura 17: Vr3 3Volts Figura 18: I (a) 3Volts Valore obtidos experimentalmente: Valores Experimentais V1 (V) Vr1(v) Vr2(v) Vr3(v) I(A) 3 2,02V 0,62mV 0,27mV 0,28mA 6 4,78V 1,48V 0,64mV 0,70mA 9 6,68V 2,07V 0,90mV 0,99mA 12 8,36V 2,63V 1,18V 1,21A Calcule o Erro Experimental: %𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 – 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑥100 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 %Erro V1 (V) %Evr1 %Evr2(V) %Evr3(V) %E corrente 3 25.18 69.60 0 6,7 6 11.48 63.70 0 -16,7 9 17.53 66.18 0 -10 12 22.60 67.77 0 -0,83 Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Quando os resistores são todos ligados em série uma única corrente Circula, mas a tensão vai caindo a cada resistor atravessado. Concluímos que a montagem de um circuito depende de sua finalidade e que cada um possui uma particularidade. EXPERIÊNCIA 3: DIVISOR DE CORRENTE Introdução Experiência 3 O Divisor de Corrente serve para fornecer parte da corrente total do circuito, para um componente. Dado o circuito a seguir, obtenha as correntes em cada um dos ramos. Figura 19: Montagem do circuito para o experimento de divisor de corrente Calcule a tensão teórica de cada uma das tensões e corrente solicitadas. Valores Teóricos V1(V) Ir1(A) Ir2(A) Ir3(A) 3 3A 1.364A 441.176uA 6 6A 2.727A 882.353uA 9 9A 4.091A 1.324A 12 12A 5.455A 1.765A Utilizando o MultiSIM Blue, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e preencha a tabela. Figura 20: Conexão do multímetro no circuito para obter os valores de corrente Valores Simulados V1(V) Ir1(A) Ir2(A) Ir3(A) 3 3mA 1.364mA 441.176uA 6 6mA 2.727mA 882.353uA 9 9mA 4.091mA 1.324mA 12 12mA 5.455mA 1.765mA Figura 21: Montagem Proto-board Figura 22:Ir1 3Volts Figura 23:Ir2 3Volts Figura 24: Ir3 (A) 3Volts Valores Experimentais V1(V) Ir1(A) Ir2(A) Ir3(A) 3 4.75mA 4.34mA 4.72mA 6 9.96mA 9.80mA 10.00mA 9 16.00mA 15.86mA 15.92mA 12 19.2mA 19.4mA 19.5mA Calcule o erro experimental: %𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 – 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑥100 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 %Erro V1(V) %Eir1(V) %Eir2(V) %Eir3(V) 3 -58,33 -218 -1,069 6 -66,00 -259 -1,133 9 -77,78 -287 -1,102 12 -60,00 -255 -1,004 Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Em um circuito em paralelo o valor da diferença de potencial é constante em todo o circuito e os valores da corrente e da resistência são proporcionais entre si. Concluímos também que para realizarmos uma correta medição utilizando o amperímetro devemos utilizá-lo em série e devemos utilizar o voltímetro em paralelo para registrarmos um correto valor da voltagem em um circuito em paralelo. EXPERIÊNCIA 4: FORMAS DE ONDA Introdução Experiência 4 Esta é uma das formas mais eficientes de se interpretar o funcionamento de um circuito eletrônico, através da análise das formas de onda. Utilizando o simulador MultiSIM Blue, montar os circuitos das figuras abaixo e verificar as formas de onda da tensão da fonte e da corrente que circula nos circuitos. Apresente as formas de ondas obtidas e descreva e justifique os resultados observados. Figura 25: Circuito para verificar a forma de onda da tensão em um resistor Figura 26:Resultado da forma de onda da tensão em um resistor Resultado: Olhando para o gráfico é perceptível que onda da tensão e corrente são caracterizada por uma forma senoidal e que estão em fase. Figura 27: Circuito para verificar a forma de onda da tensão em um capacitor Figura 28: Resultado de forma de onda da tensão em um capacitor Resultado: Analisando o gráfico podemos dizer que os sinais de tensão e corrente são senoidese que a corrente está adiantada 90graus em relação ao sinal de tensão. Figura 29: Circuito para verificar a forma de onda da tensão em um indutor Figura 30: Resultado da forma de onda da tensão em um indutor Resultado: Como as análises anteriores o gráfico demonstra formas senoidais para tensão e corrente sendo que agora a corrente está atrasada 90Graus tomando como sinal de referência. Figura 31: Circuito RC Figura 32: Resultado Circuito RC Resultado: Como calculado o valor da tensão do capacitor torna-se igual ao da fonte. EXPERIÊNCIA 5: ANALISE DE CIRCUITO Introdução Experiência 5 Multisim de simulação e projeto de circuitos oferece aos engenheiros recursos avançados de análise e projeto que permitem otimizar o desempenho, evitar erros de projeto e reduzir o tempo até a prototipagem. As ferramentas intuitivas da NI permitem reduzir o número de iterações no projeto de placas de circuito impresso (PCIs), reduzindo significativamente os seus custos. A- Calcule as correntes que circulam nas fontes de tensão V1 e V3. Após o cálculo, simule o circuito no software MultiSIM Blue para conferir os resultados obtidos. Apresente todos os cálculos e a tela de simulação com os resultados obtidos. Figura33: Circuito elétrico Figura 34: Resultado de Circuito elétrico B- Calcular as tensões dos nós PR1, PR2 e PR3 manualmente. Após o cálculo, simular o circuito para conferir os resultados obtidos. Apresente todos os cálculos e a tela de simulação com os resultados obtidos. Figura 35: Circuito elétrico Figura 36: Resultado Circuito elétrico
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