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1 Circuitos elétricos. G.Mendes da Silva Centro Universitário Uninter Pap - Rua Gonçalves Dias. – CEP: 65500.000- 1083 – Chapadinha – Maranhão - Brasil e-mail: gilson.mendes00@gmail.com Resumo. Podemos estudar o comportamento da corrente elétrica ao passar por dispositivos passivos como os resistores, para temos uma melhor compreensão da mesma e dos componentes envolvido em um circuito. Estudaremos aqui circuitos com reitores em série e paralelos. Palavras chave: (Resistores, corrente e voltagem) Introdução Existem duas quantidades que queremos acompanhar em circuitos elétricos: corrente e voltagem. Neste artigo vamos ser capaz de ver estas grandezas sendo alterada em certos pontos do circuito. Usaremos para isto um componente chamado resistor. Veremos que a ordens série e paralelo deste componente podem altera tanto a corrente de um circuito quanto a voltagem do mesmo em determinados pontos. Procedimento Experimental 1-Para iniciarmos o Virtual Physics é necessário clicar em Electric Current na lista de experimentos. O programa vai mostrar a bancada de circuitos elétricos (Circuits). Figura 1 – Corrente elétrica 2-Neste experimento têm três circuitos montados no protoboard (matriz de contatos), um resistor simples, três resistores em série e um circuito misto. Inicialmente conecte a alimentação (gerador de função) ao circuito que se pretende estudar. Utilizando os instrumentos de medição, o osciloscópio e o multímetro, você irá medir a -. Intensidade de corrente elétrica em diferentes pontos do circuito simples, e em seguida irá medir a corrente elétrica em diferentes pontos dos outros tipos de circuito. 3-Temos que altere a tensão de alimentação (gerador de função) que está conectado ao resistor simples e está setado para 12V DC, altere a tensão para 20V. Observe no protoboard que o cabinho amarelo está conectado ao polo positivo do gerador e o cabinho verde ligado ao polo negativo. Resistor simples 3-Com a alimentação selecionada para 20V, aperte o botão verde (On/Off), observando que o multímetro está no modo de amperímetro (I DC) para medir corrente ampères (A) e se observarmos está conectado ao ponto 23C, do lado positivo do resistor. A corrente vai circular pelo amperímetro e então pelo circuito. Se considerarmos o sentido eletrônico da corrente elétrica, os elétrons saem do polo negativo e vão para o polo positivo, portanto preencha a tabela abaixo com os valores medidos da corrente. 4- Temos que pegar as pontas de provas do amperímetro e mudar para o outro lado do resistor, arrastando a ponteira vermelha para o ponto 20C. E ir preenchendo a tabela de dados abaixo. 2 Tabela 1. Resistores em série 5-Mova o cabo amarelo do resistor simples (ponto 23A) ao conjunto de três resistores conectados no canto inferior da matriz de contatos (ponto 19F). Ele deve estar conectado ao lado positivo do gerador de funções e ao primeiro resistor da série. Mova o cabo verde (ponto 18A) para o último resistor da série (ponto 4F). Ele deve ainda estar conectado ao lado negativo do gerador de funções, retire as pontas de prova do amperímetro para poder mexer nos cabos. 6-Devemos medir a corrente que entra e a corrente que sai em cada resistor e preencher a tabela abaixo. Resistores em série Corrente de entrada Corrente de saída Resistor 150 0.047 0.047 Resistor 180 0.047 0.047 Resistor 100 0.047 0.047 Tabela 2 Com base na tabela acima podemos ver que em circuitos com resistores ligados em série, a corrente que passa em cada resistor é a mesma. Pois a soma de todos resulta em um único resistor resultante Req. Podemos ver que em um circuito em série a corrente percorrer um único caminho, como mostra a figura abaixo. . I1 = I2 = I3 = I Continuando com o experimento inicie o Virtual Physics e selecione Series and Parallel Circuits na lista de experimentos do LabBook. Vai aparecer a seguinte imagem. Figura 2 – Circuitos em Série. Resistor Corrente de entrada Corrente de saída 100 0.200 0.200 3 7-Se observarmos a imagem acima a fonte de alimentação está ligada e fornecendo 12 V DC, e conectada ao protoboard (matriz de contatos). Neste experimento vamos montar nossos próprios circuitos. Clique no símbolo do resistor e arraste para a área do circuito. Se você quiser movimentar o resistor é só clicar no símbolo e quando aparece um ponto azul você pode movimenta-lo. Para fazer as conexões você clica na extremidade do resistor onde aparece um ponto azul podendo conectar a outros dispositivos. Do lado direito você tem um protoboard com os elementos do circuito. 8-No esquema foram colocados cinco resistores em série utilizando o símbolo do resistor no topo. Conectando o primeiro resistor à extremidade solta do gerador de funções. Em seguida, arrastando outro resistor e coloque-o ao lado da extremidade solta do primeiro resistor. Fazendo isso até ter cinco resistores em série. Completando o circuito conectando o último resistor à fonte de alimentação como mostra a figura abaixo. Figura 3 – Circuitos em série. 9-Altere a resistência dos resistores para os valores encontrados na tabela abaixo. Assume que o resistor R1 é o resistor conectado ao lado positivo da alimentação e o resistor R5 é o resistor conectado ao lado negativo. Podemos - alterar os valores dos resistores, basta clicar em cima do valor do mesmo e aparecerá uma janela, onde pode ser alterado o valor do mesmo. De acordo coma tabela abaixo. Tabela 2. 10-Utilizando o multímetro, no modo para medir a corrente e a diferença de potencial passando em cada resistor. No esquema, o símbolo para o multímetro contém as letras DMM (digital volt- meter) no meio. Clique e arraste a extremidade vermelha para um dos lados do resistor. Ela deve travar no local adequado. Clique e arraste a extremidade preta para o outro lado do mesmo resistor para medir a queda de tensão no resistor. Você pode ler a tensão e a corrente no painel do multímetro amarelo. Para medir a corrente, mude o multímetro de VDC para IDC. Anote seus dados na tabela abaixo. Quando utilizamos no modo amperímetro no laboratório virtual as duas pontas de prova ficam juntas, ou seja, ele mede a corrente que passa por aquele ponto. Já o voltímetro mede a tensão entre dois pontos, por isso ele deve estar conectado em cada um dos lados do resistor. Tabela 4 - Circuitos em Série. Com os dados existentes na tabela acima podemos fazer um gráfico para estudamos o comportamento da Tensão em cada ponto dos resistores. 0.267 0.533 0.534 5.340 5.326 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 1 2 3 4 5 0.003 0.003 0.003 0.003 Gráfico 1 – Circuitos em Série. Como podemos ver em um circuito com resistores em série a corrente permanece constante porem a tensão em cada resistor tem um (ddp) deferente um do outro como foi mostrado no experimento - Resistor Resistência ( 1 100 2 200 3 200 4 2000 5 2000 Resistor Tensão (V) Corrente(A) 1 0.267 0.003 2 0.533 0.003 3 0.534 0.003 4 5.340 0.003 5 5.326 0.003 4 Realizado. Para cada resistor temos uma voltagem diferente do anterior, porém sempre a mesma corrente. Em circuitos em série podemos controlar a tensão aplicada em cada ponto do circuito e distribuir a corrente em módulos iguais nestes pontos. Veja a figura abaixo. Figura 4 – Circuitos em série. Tirado do software Proteus 8. Resistores em paralelo Colocando os mesmos resistores em paralelo. 11-Observando a matriz de contatos, mova o cabo amarelo para o ponto 8A da matriz de contatos e o cabo verde para o ponto 2A. 12-Anote os dados da corrente elétrica que entra e a corrente elétrica que sai de cada resistor e preencha a tabela de dados abaixo. Tabela 5. Resistores em paralelo Corrente de entrada Corrente de saída 1 k 0.020 0.020 200 0.100 0.100 500 0.040 0.020 5 Conforme podemos observar em um circuito em paralelo, os resistores são percorridos por correntes diferentes, que são proporcionais ao valor de cada resistor. Continuando com o experimento montaremos outro experimento utilizando o laboratório visto anteriormente com resistores em série para montarmos, um novo com os respectivos valos anteriores, mas agora em paralelo. Seguindo a tabela de valores anterior dos resistores. Tabela 6 – Resistores em Paralelo. Montaremos um circuito em paralelo no laboratório, clicando no símbolo do resistor e arraste para a área do circuito. Para ligamos os pontos de um resistor ao outro iremos utilizar fios jumpers localizados na caixa de componentes abaixo da protoboard no segundo compartimento da direita para a esquerda. Para utiliza-los temos que clicar com o botão esquerdo do mouse e arrasta-lo até a protoboard e conquista-los nos pontos respectivos dos resistores. Como mostrado na figura abaixo. Figura 5 – Resistores em paralelo. 13- Utilizando o voltímetro na escala V DC e o amperímetro I DC realize as medidas de tensão e correntes em cada um dos 5 resistores usados no item 4 da tabela. Temos a seguinte tabela abaixo. Resistor Tensão (V) Corrente (A) Resistor Resistência ( 1 100 2 200 3 200 4 2000 5 2000 6 1 12.00 0.120 2 12.00 0.060 3 12.00 0.060 4 12.00 0.006 5 12.00 0.006 Com os dados obtidos podemos tirar a seguinte conclusão sobre resistores em circuitos paralelos, Note que diferente do circuito em Série a tensão não altera em cada resistor mais permanece constante isto si deve devido os resistores em paralelo serem alimento todos ao mesmo tempo pela mesma (ddp). Variando somente a corrente de acordo com o valor de cada resistor. Veja o gráfico abaixo. 0.120 0.060 0.060 0.006 0.006 0 1 2 3 4 5 6 R1 R2 R3 R4 R5 Tensão Corrente Figura 6 - Tirado do software Proteus 8. 7 Análise e Resultados Como podemos ver, dependendo dos circuitos que estamos montando ou trabalhando, ar um comportamento diferente da corrente. Podemos fazer uma analogia da carente com a hidráulica, onde, no caso de o circuito estar ligado em paralelo, a analogia correta seria a de uma bomba ligada a vários canos em paralelo, dando a todos a mesma impulsão, ao mesmo tempo. Logicamente a Corrente será uma em cada cano, e seus valores serão dados pela maior ou menor dificuldade. Em passar por aquele cano. Assim, o que é igual para cada cano é a força propulsora. Imagem retida do site: http://www.pontociencia.org.br/galeria/?content% 2FFisica%2FEletromagnetismo%2FAnalogia+Eletric o-hidraulica_3_Em+paralelo.jpg 8 Já em circuito em paralelo, a bomba é a bate ria ou fonte, e os canos em paralelo são os resistores. Obviamente cada resistor terá sua própria corrente. Imagem tirada do site: http://www.pontociencia.org.br/galeria/?content% 2FFisica%2FEletromagnetismo%2FAnalogia+Eletric o-hidraulica_2_Em+serie.jpg Conclusão Com o experimento aqui realizado podemos concluir que em circuitos paralelos a tensão será sempre constate e que a corrente sofrerá variações dependentes do valor da resistência sobre a qual está passando, e que mesmo que retiramos um resistor do circuito o mesmo não para. Já em circuitos em série a corrente é sempre constate e a tensão que sofre variações de acordo com o valor do resistor que está passando, sendo que a corrente passa por um único caminho, logo si tiramos um resistor do circuito o mesmo para de funcionar. Temos que a corrente é a quantidade do fluxo ordenado de elétrons que está passando em um condutor e é medida em Amperes, e a tensão e a força de locomoção que está empurrando a corrente no condutor e é medida em volts. Referências Young, H. D. Roger A. Freedman (2016). Física III Eletromagnetismo (Vol. 14e). São Paulo: Pearson.
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