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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE FÍSICA FÍSICA LICENCIATURA RELATÓRIO CIRCUITOS ELÉTRICOS RESISTIVOS MACEIÓ-2014 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE FÍSICA FÍSICA LICENCIATURA RELATÓRIO CIRCUITOS ELÉTRICOS RESISTIVOS Relatório do experimento de Circuitos Elétricos Resistivos, realizado sob orientação do Professor Wandearley da Silva Dias, como requisito avaliativo da disciplina de Física Experimental III. MACEIÓ-2014 SUMÁRIO Fundamentação Teórica 03 Objetivos 04 Materiais e/ou Equipamentos Utilizados 05 Procedimentos Experimentais 06 Resultados e Discussões 07 Conclusão 12 Referências 13 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Resistência ou resistor é o nome dado a qualquer dificuldade ou oposição da passagem da corrente elétrica, podemos então explicá-lo melhor dando exemplos deste, tais como lâmpadas, componentes eletrônicos, motor e etc. As resistências se fazem presentes nos circuitos formando diversas associações. Estas associações possuem duas características bastante relevantes: os terminais (pontos de associação conectados a fonte geradora) e os nós (pontos em que ocorre a interligação de três ou mais resistências). As associações de resistência podem formar diversos tipos de circuitos elétricos, e podem ser divididas em três: em série, em paralelo e mista. Em série: Nesta associação, as resistências são ligadas de modo que proporcionam apenas um caminho para a corrente elétrica circular entre os terminais. As resistências são ligadas uma após a outra e quando a tensão v é aplicada, faz com que corrente i seja a mesma em todas as resistências, e quando soma-se a ddp de cada uma, encontra-se o mesmo valor v aplicado. Em paralelo: Neste caso, os terminais das resistências são ligados de modo que proporcionam não apenas um caminho para que a corrente elétrica circule, e sim vários. Quando a tensão v é aplicada as resistências, todas ficam sujeitas ao mesmo valor v. Mista:Este último caso é composto pela junção das duas associações citadas anteriormente, ou seja, possui resistências em série e em paralelo. A figura 01 apresenta um exemplo de duas pilhas que se encontram em três situações diferentes, expondo o modelo das três associações e suas diferenças. Figura 01: Exemplo de duas pilhas seguindo o modelo das três associações resistivas. Fonte: Google, 2014. 3 OBJETIVO Observar o comportamento de circuitos resistivos em série, paralelo e misto com respeito diversas características na tensão, corrente e na potência elétrica. 4 MATERIAIS E/OU EQUIPAMENTOS Multímetro, quantidade - 2; Fios para ligações; Fonte de tensão, quantidade - 1; Lâmpadas de 6V, quantidade - 3; Placa para o circuito com bocais e conexões, quantidade – 1. 5 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 1. Utilizando o material descrito anteriormente, e apresentado na figura 1, montamos o circuito como descrito na figura 2b. Figura 2: (a) Foto ilustrativa do experimento. (b) Diagrama esquemático da ligação em série. Fonte: Dias, W. S., 2010. Ligamos a fonte de tensão e, estando todas as lâmpadas acesas, observamos o que aconteceu quando retiramos qualquer uma das lâmpadas. Efetuamos medidas de tensão e corrente usadas na fonte de alimentação e em cada uma das lâmpadas. Determinamos a potência mínima utilizada para que o circuito estivesse funcionando. Remontamos o circuito conforme as figuras 3a e 3b e refizemos os passos 2, 3 e 4. Figura 3: (a) Diagrama esquemático da ligação em paralelo. (b) Diagrama esquemático da ligação em mista (lâmpadas em paralelo e série). Fonte: Dias, W. S., 2010. 6 RESULTADOS E DISCUSSÕES Em Série Montamos o circuito de modo que este ficasse em uma ligação em série (figura 4), e logo após deixarmos todas as lâmpadas acesas retiramos uma delas para analisar o que ocorreria após esta ação. Pudemos perceber que as outras duas lâmpadas apagaram, pois não havia fluxo de corrente. Isso ocorreu porque os circuitos estavam ligados entre si em um único ramo, por isso nestes circuitos passavam a mesma corrente, ou seja, havia apenas um caminho para a circulação da corrente elétrica, e quando retiramos a primeira lâmpada, interrompemos seu percurso. Coletamos os valores de tensão e corrente da fonte de alimentação e das lâmpadas e apresentamos na tabela 1. Figura 4: Circuito montado com ligação em série. Fonte: Silva, A.G., 2014. Pudemos perceber que a corrente é praticamente a mesma na fonte de alimentação e nas lâmpadas, com apenas uma pequena variação em umas das lâmpadas, enquanto a tensão por sua vez, não era igual, pois apresentou variações em todas as lâmpadas, e ao somarmos as tensões das lâmpadas encontramos o valor exato da tensão na fonte de alimentação. Um bom exemplo deste modelo de montagem de circuito são as lâmpadas utilizadas no Natal (pisca-pisca) que em sua maioria são ligados em série. Dando seguimento ao experimento, coletamos as medidas mínimas de tensão e corrente usadas na fonte de alimentação e nas lâmpadas, para que com estes dados fornecidos pudéssemos calcular a potência mínima utilizada para que o circuito com ligação em série estivesse funcionando, sabendo que P = V x A, e incluimos o resultado na tabela 1. 7 Tabela 1: Medidas de tensão e corrente usadas na fonte de alimentação e em cada uma das lâmpadas com ligação em série e a potência mínima utilizada para o funcionamento do circuito. Corrente Tensão Fonte de Alimentação 0,27A 5,95V Lâmpada 1 0,27A 1,98V Lâmpada 2 0,27A 1,96V Lâmpada 3 0,26A 2,01V Potência Mínima Utilizada (P=V.A) TOTAL 0,14A 1,96V 0,2744W Em Paralelo Montamos o circuito de modo que ficasse com ligação em paralelo (figura 5), e logo que deixamos todas as lâmpadas acesas retiramos uma delas para analisar o que ocorreria após esta ação. O que pudemos perceber foi que mesmo com uma das lâmpadas sendo retirada, as outras continuaram acesas. As correntes passaram por três ramos diferentes, e mesmo quando a corrente era interrompida em um dos ramos, a corrente nos outros ramos continuavam, ou seja, a corrente elétrica encontrou mais de um caminho para circular. Sabemos ainda que, ambos os circuitos estavam submetidos a uma tensão que se manteve constante, e por sua vez fez com que o potencial em ambas as lâmpadas também se mantivesse. Esse tipo de ligação (em paralelo) é muito utilizada no dia a dia, pois esta é a mais presente nas residências das pessoas, logo, equipamentos elétricos neste tipo de ligação sempre estão submetidos à mesma tensão. 8 Figura 5: Circuito montado com a ligação em paralelo. Fonte: Silva, A.G., 2014. Dando seguimento ao experimento, coletamos as medidas mínimas de tensão e corrente usadas na fonte de alimentação e nas lâmpadas, para que com estes dados fornecidos pudéssemos calcular a potência mínima utilizada para que o circuito com ligação em série estivesse funcionando, sabendo que P = V x A, e incluimos o resultado na tabela 2. Tabela 2: Medidas de tensão e corrente usadas na fonte de alimentação e em cada uma das lâmpadas com ligação em paralelo e a potência mínima utilizada para o funcionamento do circuito. Corrente Tensão Fonte de Alimentação 1,18A 1,44V Lâmpada 1 0,40A 1,44V Lâmpada 2 0,39A 1,44V Lâmpada 3 0,39A 1,44V Potência Mínima Utilizada (P=V.A) TOTAL 0,45A 0,63V 0,2835W 9 Misto O último modelo de circuito por nós montado foi o de ligação mista (figura 6), e quando fizemos ascender todas as lâmpadas, deixamos lâmpada 1 com a luz bemforte, enquanto as outras duas deixamos com a luz mais fraca. No momento em que retiramos a lâmpada 1 que estava ligada em série, as outras que estavam em paralelo continuaram acesas do mesmo modo, não houve mudança. Contudo, quando retiramos a lâmpada 2, a lâmpada 3 por conseqüência acabou brilhando ainda mais, enquanto a lâmpada 1 se manteve acesa. Este fenômeno se deu ao fato de que as lâmpadas 2 e 3 estavam em paralelo, e como a corrente não seguiu para a lâmpada que foi retirada, a lâmpada 3 teve seu brilho praticamente dobrado, pois ao invéz de receber a corrente com o valor de 0,20V, o valor recebido da corrente passou a ser 0,39 ; enquanto a lâmpada 1 não sofreu qualquer alteração. Figura 6: Circuito montado com ligação em paralelo. Fonte: Silva, A.G., 2014. Neste caso, a tensão e a corrente foi distribuída para ambas as associações, primeiro para a parte que estava em série e logo após para a parte que estava em paralelo. Na distribuição das lâmpadas, a lâmpada 1 que estava em série se manteve mais brilhante que as outras pois esta tinha a corrente no valor de 0,40A ; e logo mais esse valor foi dividido para as outras lâmpadas que estavam em paralelo, por isso ambas brilhavam bem menos do que a lâmpada que estava em série. Dando seguimento ao experimento, coletamos as medidas mínimas de tensão e corrente usadas na fonte de alimentação e nas lâmpadas, para que com estes dados fornecidos pudéssemos calcular a potência mínima utilizada para que o circuito com ligação mista estivesse funcionando, sabendo que P = V x A, e incluimos o resultado na tabela 3. 10 Tabela 3: Medidas de tensão e corrente usadas na fonte de alimentação e em cada uma das lâmpadas com ligação mista e a potência mínima utilizada para o funcionamento do circuito. Corrente Tensão Fonte de Alimentação 0,40A 5,33V Lâmpada 1 0,40A 4,04V Lâmpada 2 0,19A 1,27V Lâmpada 3 0,20A 1,26V Potência Mínima Utilizada (P=V.A) TOTAL 0,26A 0,62V 0,1612W 11 CONCLUSÃO Neste experimento, pudemos observar os diversos comportamentos de tensão, corrente e potência elétrica nos circuitos resistivos, e através da experimentação e observação chegamos a resultados que comprovaram nossas hipóteses. Na associação em série, por exemplo, tornou-se claro a demonstração quando retiramos uma das lâmpadas e as outras no mesmo instante apagaram. Tivemos um comportamento diferente no caso seguinte, quando retiramos uma das lâmpadas e as outras permaneceram acesas, provando assim que ambas estavam na associação em paralelo. Na associação mista, pudemos perceber claramente a obediência a lei dos circuitos, pois inicialmente, passava uma corrente pela lâmpada 1 e esta se dividia para as outras lâmpadas que estavam em paralelo. Contudo, pudemos assim ter nossos objetivos alcançados, mesmo se considerarmos a existência de qualquer informação arbitrária a teoria, podendo ter sido ocasionada por erros na experimentação ou qualquer material danificado, justificando assim qualquer distorção encontrada nos resultados. 12 REFERÊNCIAS HALLIDAY, DAVID, “Fundamentos de física”, 8ª edição, vol.3. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. <http://pt.slideshare.net/johnmarcoss/circuito-em-sria-paralelo-e-misto> <http://users.upf.br/~busatorodrigo/novidades/eletricidade.pdf> 13
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