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FÍSICA EXPERIMENTAL II – 2º ESTÁGIO 1º Quesito: Dados dois resistores de valores R1 = 40 Ω ± 5% e R2 = 100 Ω ± 5%. a) Represente o intervalo de variação para o resistor R1. b) Represente o intervalo de variação para o resistor R2. Os resistores são associados: c) Em série, determine o resistor equivalente; d) Em paralelo, determine o resistor equivalente. Determine os desvios absolutos, relativos e percentuais para cada item desta questão. e) Expressar os resistores R1 e R2 pelo código de cores. 2º Quesito: Numa Ponte de Wheatstone, com fio uniforme de comprimento ℓ metros, sendo a resistência do fio proporcional ao comprimento, considere R1 proporcional ao comprimento do fio desde 0 até o ponto de equilíbrio, e R2 é proporcional ao comprimento do ponto de equilíbrio até o final do comprimento ℓ metros do fio. a) Se ℓ =100 cm e R4 for fixo de valor 100 Ω e o equilíbrio ocorrendo no ponto 20 cm da extremidade inicial, calcular a resistência desconhecida. b) Como seria possível altera R4 de modo que o resistor desconhecido levasse o equilíbrio para um ponto próximo de (ℓ/2)? 3º Quesito: Desenhe o circuito da Ponte de Wheatstone e explique como equilibrar a ponte em termos das tensões e correntes em seus diversos ramos, para possibilitar medidas de resistências utilizando o método da ponte de Wheatstone. Para o estudo de circuitos elétricos, que regras devem ser consideradas para resolver circuitos com mais de uma malha? Exemplifique. c) Como proceder para medir a Resistência interna de uma fonte de força eletromotriz ε? 4º Quesito: Para o circuito abaixo, a chave S é ligada no ponto (a) no instante t = 0. Pede-se: Imediatamente após a chave S ser ligada qual a corrente inicial I0 fornecida pela fonte, isto é qual leitura do amperímetro A1? (Calcule) Quais as leituras de A1, A2 e A3, após o capacitor estar plenamente carregado? Qual carga do capacitor quando está plenamente carregado? Qual a tensão do capacitor quando está plenamente carregado VC? C = 1000μF Ε = 5,0 V a A 1 A 2 A 3 R 1 = 100KΩ R 2 = 100KΩ 5º Questão: Uma pilha comum (1,5 V) de resistência interna (r), alimenta um circuito, sabendo-se que se utiliza uma resistência de precisão de 5 ohm em série com a fonte para melhorar uma sequência de leituras. Na realização desta experiência utiliza-se um potenciômetro de resistência variável de 0 a 200,0 ohm, um miliamperimentro de calibre máximo de 100 mA, voltímetro para medir a ddp nos terminas da fonte e outros acessórios necessários para montagem, disponíveis no laboratório. Pede-se: a) Desenhe o circuito acima e escreva a expressão da ddp nos terminais da fonte. b) Escreva a expressão da potência dissipada na pilha. (Justifique) c) Descreva a expressão da potência útil fornecida pela fonte. Explique. d) Descreva como calcular a resistência interna da fonte (pilha). 6º Quesito: R 1 =6 Ω R 5 =4 Ω R 2 =10 Ω R 3 =12 Ω R 4 =8 Ω I 11 1 I 2 = 1,0A I 3 b d c f e a Para o circuito abaixo calcule: A corrente I1 fornecida pela fonte ideal. Mostre como poderia ser medida, indicando a posição que se deve colocar o amperímetro. O valor nominal (є), fonte ideal. A potência dissipada por efeito Joule no resistor R5, do circuito. Determinar o valor da d.d.p. Vc, considere o terra no ponto (a). 7º Quesito: Para o circuito RC em série: a) Descreva como medir experimentalmente o fator RC, com uma fonte de alimentação constante DC ε (volts) através da carga e descarga em função do tempo. b) Utilizando um osciloscópio descreva como medir o fator RC, sendo a tensão de alimentação do circuito quadrada. c) Qual a frequência do sinal quadrado que carregará plenamente um circuito RC série, se RC = 5ms? 8º Quesito: Explique porque RC tem que ter dimensão de tempo. Mostre Quantos RC é necessário para um capacitor carregar plenamente, com uma precisão de 0,99%, um erro de 1%? Quanto tempo é necessário para um capacitor inicialmente carregado atingir aproximadamente 37% da voltagem inicial? Qual o significado do fator RC, no carregamento de um capacitor, em um circuito RC série? Explique como se pode medir o fator RC, utilizando-se um Osciloscópio. Como seria sua resposta dos itens anteriores se o sinal de alimentação for quadrado? 9º Quesito: A tabela abaixo representa dados obtidos em laboratório. T (s) 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 110,0 120,0 130,0 140,0 150,0 I (μA) 72,4 65,0 59,3 54,6 48,5 43,9 39,7 35,9 32,5 24,4 26,6 24,1 20,8 19,7 17,7 a) Com os dados construa um gráfico, em papel MONOLOG para determinar o valor da capacitância do Capacitor utilizado no circuito RC em série de carregamento sabendo-se que o valor da resistência do Resistor é de 100 K. b) Após determinar C, faça o diagrama do circuito que possibilite efetuar as medidas. c) Pelo gráfico determine I0. d) Calcule o valor da є da fonte. 10º Quesito: A tela de um osciloscópio mostra dois ciclos completos de um sinal senoidal com amplitude ocupando 2 divisões. Supondo que os controles Volt/div e Time/div estejam respectivamente em 1 V/div e 2 ms/div. a) Determine a tensão de pico, a tensão eficaz e a frequência do sinal. (Suponha um Osciloscópio de tela 10 por 10 divisões). b) Como seriam suas respostas se o sinal fosse quadrado? 11º Quesito: Um sinal senoidal V = 4sen(wt) é aplicado a entra vertical de um Osciloscópio. Pergunta-se: a) Qual o valor eficaz (VRMS) deste sinal, sabendo-se que o amplificador vertical encontra-se na posição 1 Volt/div e que o controle tempo/div encontra-se na posição 1ms/div? b) Quantos ciclos completos deste sinal apresentar-se-á na tela. Se a frequência do sinal for de 500 Hz? c) Faça um diagrama da forma de onda que aparecerá na tela.
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