Apostila - Lab 4

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Universidade Sa˜o Judas Tadeu
Faculdade de Tecnologia e Cieˆncias Exatas
Cursos de Engenharia
Laborato´rio de F´ısica e Eletricidade:
Miliamper´ımetro
Autor: Prof. Luiz de Oliveira Xavier
Aluno R.A. Turma
-2013-
Andre´-Marie Ampe`re
F´ısico e matema´tico, nasceu em 22 de janeiro de 1775. Seu
pai foi um educado e pro´spero comerciante e sua ma˜e foi
uma mulher caridosa e piedosa. Ampe`re herdou as carac-
ter´ısticas de ambos. O interesse pela matema´tica revelou-
se desde muito cedo. Antes de conhecer as letras e os
nu´meros, ele ja´ realizava complexas operac¸o˜es aritme´ticas
por meio de gra˜os de feija˜o. Sua infaˆncia se passou na al-
deia de Poleymieux-les-Mont-d’Or, perto de Lyon. Seu pai
comec¸ou a ensinar -lhe latim, mas ao descobrir o interesse
do menino pela matema´tica, o pai deu-lhe os livros necessa´rios. Na˜o demorou para que
Ampe`re dominasse a matema´tica. Seu pai foi enta˜o obrigado a levar o menino de 11 anos
a` biblioteca em Lyon, onde ele pediu as obras de Bernoulli e Euler. Ao ser informado
de que estes livros estavam escritos em latim, e que seria necessa´rio um conhecimento
do ca´lculo, Ampe`re retomou os seus estudos em matema´tica e empenhou-se em aprender
latim com mais afinco. Ao fim de algumas semanas ja´ era capaz ler dif´ıceis tratados de
matema´tica aplicada em latim. Entretanto, durante o per´ıodo da Revoluc¸a˜o Francesa,
seu pai acabou sendo preso e executado. A morte de seu pai foi um grande choque para
Ampe`re. Contudo, Ampe`re logo se reergueu e despertou o interesse pela leitura de duas
obras: “Cartas sobre Botaˆnica” de J. J. Rousseau e “Ode a` Lic´ınio” de Hora´cio. Ampe`re
ficou fortemente impressionado por essas obras que imediatamente comec¸ou a estudar as
plantas e os poetas cla´ssicos.
Em 1799 ele se casou com Julie Carron, que viveu apenas cinco anos a mais, deixando
um filho que mais tarde se tornou um escritor de grande me´rito litera´rio. Ampe`re foi
obrigado a ensinar, a fim de sustentar a si e sua famı´lia. No comec¸o deu aulas particulares
em Lyon, mais tarde, em 1801, ele assumiu a cadeira de f´ısica na E´cole Centrale de
Bourg. Nesse per´ıodo escreveu um elegante artigo sobre uma aplicac¸a˜o do ca´lculo de
probabilidades: “Conside´rations sur la the´orie du jeu mathe´matique”. A apreciac¸a˜o
favora´vel do seu artigo resultou em sua chamada de volta para Lyon e mais tarde, em
1805, foi para a E´cole Polytechnique, em Paris, onde, em 1809, ele assumiu o cargo de
Professor de Ana´lise e foi feito Cavaleiro da Legia˜o de Honra. Ampe`re alternava seus
estudos entre a matema´tica pura, aplicada, qu´ımica, f´ısica e ate´ mesmo em zoologia.
A fama de Ampe`re, no entanto, repousa sobre seu nota´vel trabalho em eletrodinaˆmica.
Foi em 11 de Setembro de 1820, que um acadeˆmico, ao voltar de Genebra, repetiu pe-
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Andre´-Marie Ampe`re
rante a Academia de Cieˆncias as experieˆncias do cientista dinamarqueˆs Oersted. Nessa
experieˆncia, um fio quando percorrido por uma corrente ele´trica e´ capaz de desviar uma
agulha magne´tica, fazendo com que ela ficasse perpendicular ao fio. A ligac¸a˜o entre a ele-
tricidade e o magnetismo comec¸ou por esta experieˆncia e a partir de enta˜o foram lanc¸adas
as bases para a cieˆncia do eletromagnetismo. Apenas uma semana depois, no dia 18 do
mesmo meˆs, Ampe`re demonstrou perante a Academia outra experieˆncia marcante: a
atrac¸a˜o ou repulsa˜o mu´tua de dois fios paralelos transportando correntes, de acordo com
o sentido das correntes em cada fio. Esta experieˆncia lanc¸ou as bases da eletrodinaˆmica.
Ampe`re continuou suas experieˆncias e publicou os seus resultados em 1822. Final-
mente, em 1830, ele desenvolveu a sua “Teoria Matema´tica dos Fenoˆmenos de Electro-
dinaˆmica”. Seu u´ltimo trabalho, publicado apo´s sua morte, foi o ambicioso ”Ensaio na
Filosofia da Cieˆncia, ou Exposic¸a˜o Anal´ıtica na Classificac¸a˜o Natural do Conhecimento
Humano”. Sua predilec¸a˜o pela especulac¸a˜o filoso´fica, psicolo´gica e metaf´ısica foi algo
muito marcante em sua carreira.
Ampe`re foi membro do Instituto de Franc¸a, das Sociedades Reais de Londres e Edim-
burgo, das Academias de Berlim, Estocolmo, Bruxelas e Lisboa, e outras sociedades
cient´ıficas. Em 1881, a Confereˆncia de Paris de Eletricistas honrou sua memo´ria nome-
ando a unidade da corrente ele´trica como Ampe`re (A). Ampe`re foi um homem fortemente
ligado a religia˜o. Quando as du´vidas afligiam seu espirito ele se refugiava na leitura da
B´ıblia e dos Padres da Igreja. “Du´vida”, diz ele em uma carta a um amigo, “e´ o maior
tormento que um homem sofrer na terra”. Sua morte ocorreu em Marselha em 10 de
junho de 1836.
Teste
1) Considere as afirmac¸o˜es abaixo.
I. Ampe`re assumiu o cargo de professor de Ana´lise na E´cole Polytechnique.
II. Ampe`re mostrou que dois fios paralelos transportando correntes podem sofrer uma
atrac¸a˜o ou repulsa˜o.
III. Ampe´re foi um homem fortemente ligado a religia˜o.
(A) Somente a afirmac¸a˜o I esta´ correta
(B) Somente a afirmac¸a˜o II esta´ correta
(C) Somente a afirmac¸a˜o III esta´ correta
(D) Todas as afirmac¸o˜es esta˜o corretas
(E) Todas as afirmac¸o˜es esta˜o erradas
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Miliamper´ımetro
1. Introduc¸a˜o
Nos exerc´ıcios anteriores voceˆ usou o mult´ımetro para medir resisteˆncias e tenso˜es
ele´tricas. Neste exerc´ıcio ele sera´ usado para medir correntes ele´tricas, ou seja, ela fun-
cionara´ como um amper´ımetro. Preste atenc¸a˜o na aula de laborato´rio, pois hoje voceˆ
aprendera´ um novo conceito f´ısico: a corrente ele´trica.
2. Objetivos
• Montar pequenos circuitos.
• Usar o mult´ımetro para medir correntes ele´tricas.
3. Material Utilizado
• Placa de Montagem.
• Pilhas.
• Fios de Ligac¸a˜o.
• Mult´ımetro.
• Resistores.
4. Procedimento Experimental
1. Pegue o mult´ımetro que ja´ e´ seu conhecido e coloque-o de modo a poder ver toda a
sua frente.
2. Procure em torno da chave seletora, a regia˜o marcada com o s´ımbolo que voceˆ veˆ na
Figura 1 abaixo.
Figura 1: Regia˜o para a medida da corrente ele´trica cont´ınua.
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Miliamper´ımetro
Nessa regia˜o voceˆ podera´ medir correntes ele´tricas cont´ınuas. A gama de valores
escritos ao lado da chave, nos diz que podemos medir correntes ele´tricas cont´ınuas em
diversos intervalos. Quando a seta indicativa da chave seletora estiver diante do 20 mA
isto quer dizer que voceˆ so´ podera´ medir correntes de zero ate´ 20 mA e na˜o mais; e se
ela indicar 20 A, voceˆ podera´ medir correntes de zero ate´ 20 A. Esses nu´meros 20 mA,
200 mA e 20 A sa˜o os fundos de escala.
3. Vamos preparar o instrumento para medir correntes em va´rios circuitos. Conecte os
pinos dos cabos das pontas de prova nos bornes adequados. O cabo preto na entrada
COM e o cabo vermelho na entrada mA. Na˜o use a entrada 20 A. Veja a Figura 2
abaixo.
Figura 2: Configurac¸a˜o do mult´ımetro para medidas de corrente ele´trica.
4. Gire a chave seletora para a regia˜o de correntes ele´tricas cont´ınuas. Comece com um
fundo de escala 200 mA.
OBSERVAC¸O˜ES IMPORTANTES:
• Para realizar a medida da corrente em um elemento do circuito voceˆ devera´ colocar as
pontas de prova em se´rie com o elemento.
• Se a polaridade estiver invertida, o display do aparelho indicara´ essa inversa˜o com um
sinal negativo. E, nesse caso, bastara´ voceˆ inverter as pontas de prova.
• Finalmente voceˆ deve representar o sentido da corrente ele´trica em cada elemento do
circuito. Utiliza-se uma pequena seta em cada elemento do circuito para indicar o sentido
da corrente. Fique atento pois o seu professor vai explicar como fazer essa representac¸a˜o.
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Miliamper´ımetro
5. Monte o circuito 1 abaixo. Considere R1 = 390 Ω. Em todos os circuitos daqui em
diante considere V = 3V.
6. Anotea corrente ele´trica que atravessa o resistor. Na˜o esquec¸a de representar o sentido
da corrente.
Tabela 1: Circuito 1
Corrente (mA)
IR1=
7. Monte o circuito 2 abaixo. Considere R2 = 100 Ω e R3 = 270 Ω
8. Anote as correntes nos resistores. Na˜o esquec¸a de representar o sentido da corrente
em cada um dos elementos.
Tabela 2: Circuito 2
Corrente (mA)
IR2=
IR3=
9. Monte o circuito 3 abaixo. Considere R1 = 100 Ω, R4 = 270 Ω e R5 = 390 Ω
10. Anote as correntes nos resistores. Na˜o esquec¸a de representar o sentido da corrente
em cada um dos elementos.
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Miliamper´ımetro
Tabela 3: Circuito 3
Corrente (mA)
IR4=
IR5=
IR1=
11. Monte o circuito 4 abaixo. Considere R1 = 470 Ω, R2 = 100 Ω, R4 = 390 Ω e R5 =
270 Ω
12. Anote as correntes nos resistores. Na˜o esquec¸a de representar o sentido da corrente
em cada um dos elementos.
Tabela 4: Circuito 4
Corrente (mA)
IR1
IR2
IR4
IR5
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Miliamper´ımetro
5. Descubra voceˆ mesmo!
Muito bem! Acreditamos que voceˆ realizou todas as medidas com sucesso. Agora com
os resultados que voceˆ obteve, tente, sem a ajuda do seu professor, descobrir algumas
relac¸o˜es existentes entre as correntes nos elementos dos circuitos que voceˆ mediu. No
espac¸o abaixo relate o que voceˆ conseguiu descobrir.
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