MANUAL FIS 3 AESGA 2012

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MANUAL DE 
LABORATÓRIO 
 
 
 
FÍSICA 3 
 
 
 
 
ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
Luiz Gonzaga Cabral 
 
Julho 2012 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
 
 
 
 
ITEM TEMA PÁGINA 
 
 PREFÁCIO 3 
 
1 LEI DE OHM: RESISTORES E LÂMPADAS 4 
 
2 ASSOCIAÇÕES DE RESISTORES 6 
 
3 ASSOCIAÇÕES DE GERADORES 13 
 
4 ASSOCIAÇÕES DE CAPACITORES 19 
 
5 CIRCUITO RC: CARGA E DESCARGA 22 
 
6 PROPRIEDADES DO DIODO EMISSOR DE LUZ 25 
 
7 RETIFICADOR DE MEIA ONDA E ONDA COMPLETA 28 
 
8 INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA TODOS OS EXPERIMENTOS 32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3 
 
PREFÁCIO 
 
 
 
 Nos últimos tempos percebe-se uma queda na escolha de profissões técnicas, notadamente 
na área das engenharias. O Programa de Desenvolvimento dos Centros de Ensino Experimental, que 
já instalou 174 Escolas de Ensino Médio de Tempo Integral contemplando todas as regiões do Estado 
de Pernambuco, representa o local apropriado para implantar as soluções para inverter essa 
tendência. 
 
O Conjunto de Experimentos de Eletrônica é uma dessas soluções. 
 
 Os experimentos compreendem a utilização de multímetros em medidas de correntes e 
tensões contínuas e alternadas no estudo de associações de resistores e geradores, no circuito RC e 
no estudo dos diodos semicondutores e do diodo Zenner. 
 
 Além disso, um sistema de aquisição de dados com interfaces apropriadas permite a análise 
de sinais da retificação de corrente alternada (meia onda e onda completa), na obtenção de tensões 
alternadas de alta freqüência e na análise de ondas sonoras obtidas através de um microfone além 
de outras possibilidades. 
 
 Multímetros digitais são usados, além da função de medidores, para calibração do ambiente 
virtual. 
 
 Os jovens estudantes colocados desde cedo em contato com essas tarefas fascinantes 
certamente despertarão suas tendências até então latentes. Um conjunto anterior usado em cursos 
de capacitação de professores do Programa Pró-Ciências II da CAPES/FACEPE/SEDUC, teve um 
efeito surpreendente sobre professores já calejados de procedimentos de rotina. Sempre que 
podem, reutilizam o antigo conjunto nas mais variadas ocasiões embora tenham tido o primeiro 
contato na década de noventa. 
 
 O Conjunto de Eletrônica usa materiais simples encontráveis em lojas comuns de materiais 
elétricos, podendo ser reparado pelo próprio usuário. Sua ampliação e modernização pode ser uma 
iniciativa de cada grupo experimental sob a orientação do professor, mas a equipe de produção 
estará sempre inovando e novos lançamentos poderão ser incorporados com grande facilidade de 
adaptação. 
 
 A montagem é feita num quadro que é usado pelo professor, na vertical, ao apresentar as 
instruções e os outros quadros, similares, para grupos de quatro alunos ficam sobre as bancadas. 
 
 Na bancada do professor há um computador e data-show (opcional) e há um computador em 
cada bancada de alunos. 
 
 Sua utilização em Física 3 para cursos de Engenharia vem satisfazer a necessidades 
pedagógicas no importante campo de circuitos de corrente contínua e alternada e dispositivos 
modernos cada vez mais incorporados à prática. 
 
 
 
Julho 2012 
 
Luiz Gonzaga Cabral 
 
 
 
 
 
 
 4 
 
ENGENHARIA CIVIL – LABORATÓRIO DE FÍSICA 3 
 
EXPERIÊNCIA 1 LEI DE OHM: RESISTORES E LÂMPADAS 
 
I INTRODUÇÃO 
 
 A lei de Ohm estabelece que em resistores metálicos a tensão é diretamente proporcional à 
corrente. 
 
 Quando Ohm a estabeleceu poucos metais eram conhecidos. 
 
 Agora sabemos que há metais que não seguem a lei de Ohm. 
 
II OBJETIVOS 
 
 Medir a tensão e a corrente num resistor (segue a lei de Ohm) e numa lâmpada 
incandescente (não segue a lei de Ohm). 
 
 Analisar os resultados para obter a relação entre tensão e corrente. 
 
III MONTAGEM 
 
III.1 RESISTORES ÔHMICOS 
 
Usaremos os resistores de 12 K e 22 K associados em série e a escala de 2000 A (equivalente a 
2 mA) para o amperímetro e 20 V—para o voltímetro. 
 
 
III.2 RESISTORES NÃO-ÔHMICOS 
 
 
 
 
 
 5 
 
IV PROCEDIMENTOS 
 
Meça a corrente para os vários valores de tensão da fonte. 
Observe atenciosamente as ligações da figura: atenção à polaridade!!! 
 
V MEDIDAS 
 
Anote as medidas nas Tabelas (1) e (2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VI ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
VI.1 ANÁLISE NUMÉRICA 
 
O erro percentual é calculado para a relação entre o valor da dispersão e o da média. 
 
Interpretar esse parâmetro nas tabelas (1) e (2). 
 
VI.2 ANÁLISE GRÁFICA 
 
Traçar gráficos relacionando U com i e obter as equações 
 
Interpretar os resultados gráficos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TABELA 1 – RESISTOR 
Nº i (mA) U (V) R () 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
VALOR MÉDIO DE R 
DESVIO PADRÃO DE R 
ERRO PERCENTUAL 
TABELA 2 – LÂMPADA 
Nº i (mA) U (V) R () 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
VALOR MÉDIO DE R 
DESVIO PADRÃO DE R 
ERRO PERCENTUAL 
 6 
 
ENGENHARIA CIVIL – LABORATÓRIO DE FÍSICA 3 
 
EXPERIÊNCIA 2 ASSOCIAÇÕES DE RESISTORES 
 
I INTRODUÇÃO 
 
I.1 ASSOCIAÇÕES DE RESISTORES 
Os alto-falantes são fabricados com 
valores de impedância adequados a 
formar associações para instalações 
de som, particularmente em 
veículos. 
O 
s rádios ou toca cds de carros têm 
saída de 8, em cada canal. 
Podem ser instalados alto-falantes 
em cada canal, respeitando-se a 
adequação de impedâncias entre 
amplificadores e alto-falantes. 
 
Podemos instalar dois alto-falantes em cada canal, em série ou em paralelo. 
 
I.2 ASSOCIAÇÕES DE LÂMPADAS 
 
Todos os anos festejamos o natal com instalações 
luminosas que são montadas associando lâmpadas em 
série e paralelo ou em associações mistas. 
 
Na figura vemos quatro tipos de possíveis associações. 
 
Você seria capaz de fazer o esquema de cada uma 
delas? 
 
 
 
 
 7 
 
PROPRIEDADES DAS ASSOCIAÇÕES DOS RESISTORES 
ASSOCIAÇÃO TENSÃO CORRENTE 
 
SÉRIE 
A tensão na associação é a 
soma das tensões nos 
resistores. 
A corrente é a mesma em todo 
o circuito 
 
PARALELO 
A tensão é a mesma na 
associação e nos resistores 
A corrente na associação é a 
soma das correntes nos 
resistores. 
 
II OBJETIVOS 
 
Verificar as propriedades das associações de resistores em série e em paralelo. 
 
III MONTAGEM 
 
III.1 – RESISTORES EM SÉRIE – MEDIDAS DAS CORRENTES 
 
III.1.1 - Na montagem seguinte temos os resistores de 12 K e 22 K associados em série medindo-
se a corrente entre a fonte (17 V) e o resistor de 12 K (Escala de 2000 A – DCA) 
III.1.2 - Medida da corrente entre os resistores (Escala de 2000 A – DCA). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8 
III.1.3 - Medida da corrente no retorno (Escala de 2000 A – DCA). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III.2 - RESISTORES EM SÉRIE – DETERMINAÇÃO DA DIFERENÇA DE POTENCIAL 
 
III.2.1 - Determinação da tensão na fonte (Escala: 20 DCV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III.2.2 - Determinação da tensão no resistor de 12 K (Escala: 20 DCV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 9 
 
III.2.3 - Determinação da tensão no resistor de 22 K (Escala: 20 DCV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III.3 – RESISTORES EM PARALELO – DETERMINAÇÃO DAS CORRENTES 
 
III.3.1 - Medida da corrente no lado negativo da fonte (Escala: 20 mA – DCA). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III.3.2 - Medida da corrente no lado positivo da fonte (Escala: 20 mA – DCA).10 
 
III.3.3 - Medida da corrente no resistor de 12 K (Escala: 20 mA – DCA). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Note que o fio vermelho do multímetro fica tocando externamente num dos pinos do plugue onde 
está montado o resistor de 12K. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III.3.4 - Medida da corrente no resistor de 22 K (Escala: 20 mA – DCA). Note que o fio vermelho do 
multímetro fica tocando externamente num dos pinos do plugue onde está montado o resistor de 
12K. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 11 
 
III.4 - RESISTORES EM PARALELO – DETERMINAÇÃO DAS TENSÕES 
 
III.4.1 - Determinação da tensão na fonte (Escala: 20 DCV). 
 
III.4.2 - Determinação da tensão no resistor de 12 K (Escala: 20 DCV). 
 
III.4.3 - Determinação da tensão no resistor de 22 K (Escala: 20 DCV). 
 
 
 
 
 
 
 
 12 
 
IV PROCEDIMENTOS 
 
 Realizar os procedimentos indicados no item III. 
 
V MEDIDAS 
 
 Anotar as indicações dos instrumentos nos vários procedimentos 
 
VI ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
 Comprovar as propriedades das associações de resistores em série e paralelo relativamente a 
tensões e correntes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 13 
 
ENGENHARIA CIVIL – LABORATÓRIO DE FÍSICA 3 
 
EXPERIÊNCIA 3 ASSOCIAÇÕES DE GERADORES 
 
I INTRODUÇÃO 
 
 As “pilhas” são geradores de energia. 
 
 Associadas em série proporcionam maior tensão com corrente estabelecida pelo receptor 
(elemento que é alimentado pela associação de pilhas). 
 
 Associações em paralelo proporcionam maior corrente e tensão limitada ao tipo de gerador. 
 
Pilhas são associadas em série em controles remotos e são associadas em paralelo em 
baterias automotivas. 
 
 
 
 
 
 
II OBJETIVOS 
 
 Comprovar as propriedades das associações de geradores em série e em paralelo. 
 
III MONTAGEM 
 
 
III.1.1 - PILHAS EM SÉRIE – DETERMINAÇÃO DAS TENSÕES 
 
Determinação da tensão numa das pilhas (Escala: 20 DCV). 
 
PILHAS EM SÉRIE NO CONTROLE REMOTO 
 
BATERIA: PILHAS EM PARALELO 
 14 
 
III.1.2 - Determinação na tensão na outra pilha (Escala: 20 DCV). 
 
III.1.3 - Determinação da tensão na associação (Escala: 20 DCV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15 
 
III.2 PILHAS EM SÉRIE – DETERMINAÇÃO DAS CORRENTES 
 
III.2.1 - Determinação da corrente no ramo negativo da fonte (duas pilhas associadas em série) 
(Escala: 2000 A – DCA). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III.2.2 - Determinação da corrente no ramo positivo da fonte (duas pilhas associadas em série) 
(Escala: 2000 A – DCA). 
 
III.2.3 - Determinação da corrente entre as pilhas associadas em série (Escala: 2000 A – DCA). 
 
 
 
 
 16 
III.3 PILHAS EM PARALELO – DETERMINAÇÃO DAS TENSÕES 
 
III.3.1 - Determinação da tensão numa das pilhas (Escala 20 DCV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III.3.2 - Determinação da tensão na outra pilha (Escala 20 DCV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III.3.3 - Determinação da tensão na associação de pilhas em paralelo (Escala 20 DCV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 17 
III.4 PILHAS EM PARALELO – DETERMINAÇÃO DAS CORRENTES 
 
III.4.1 - Determinação da corrente entre os pólos positivos (Escala: 2000 A – DCV). 
 
 
 
III.4.2 - Determinação da corrente entre os pólos negativos (Deve dar zero já que os potenciais 
são iguais) (Escala: 2000 A – DCV). 
 
 
III.4.3 - Determinação da corrente no ramo negativo da associação (Escala: 2000 A – DCV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 18 
 
IV PROCEDIMENTOS 
 
 Realizar os procedimentos indicados no item III. 
 
V MEDIDAS 
 
 Montar os circuitos e realizar as medidas e observações sugeridas no item III. 
 
VI ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
Analisar as medidas e observações efetuadas nos procedimentos do item III para investigar 
as propriedades das associações de pilhas em série e em paralelo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 19 
 
ENGENHARIA CIVIL – LABORATÓRIO DE FÍSICA 3 
 
EXPERIÊNCIA 4 ASSOCIAÇÕES DE CAPACITORES 
 
I INTRODUÇÃO 
 
 Os capacitores são projetados como dispositivos para armazenar cargas elétricas 
 
 
Vamos usar um capacitor eletrolítico 
que é construído a partir de duas 
placas metálicas paralelas (figura 50, 
detalhe 1) que são enroladas com um 
dielétrico inserido (detalhe 2) 
formando um conjunto cilíndrico, 
envolvido, enfim, num invólucro. 
Dois terminais são soldados às 
placas. 
Quando o capacitor é ligado a uma fonte de corrente contínua os 
elétrons livres da placa ligado ao terminal positivo são atraídos, 
saem da placa deixando aí um átomo ionizado. Esse elétron migra 
até a placa inferior onde é mantido pela atração eletrostática e 
pela ação da fonte. 
 
Com a continuação desse processo, o acúmulo de íons apresenta 
uma significativa força de retenção em cada elétron que sai atraído 
pela fonte. 
 
Quando há equilíbrio entre a força da fonte e a força dos íons, 
cessa o processo de carregamento. 
 
A energia assim armazenada no capacitor pode ser usada para 
alimentar outros dispositivos. 
 
Podemos demonstrar essa capacidade de armazenar energia 
ligando o capacitor inicialmente à fonte. 
 
Coloque a fonte em 12 V e o capacitor em paralelo 
(atenção à polaridade). 
 
A lâmpada é ligada na base de tomadas à direita. 
 
Meça a tensão na fonte (Escala: 20 VDC). 
 
O carregamento do capacitor ligado diretamente na 
fonte é instantâneo. 
 
Mantendo a fonte ligada retire o capacitor e transfira-o 
para a base de tomada onde está ligado o capacitor 
ligando-o em paralelo com a lâmpada. 
 
. 
 
 
 
 
(1) 
 20 
 
 
 
Observe o que acontece com o brilho da lâmpada e o 
tempo de sua extinção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O mesmo procedimento pode ser feito para dois 
capacitores ligados em paralelo. 
 
Monte o circuito. 
 
Meça a tensão na fonte. 
 
 
 
Mantendo-se o botão de ligação do quadro pressionado 
retira-se o fio ligado na tomada onde está conectada a 
fonte e coloca-se o mesmo na base onde está a lâmpada 
 
Observe o que acontece com o brilho da lâmpada e o 
tempo de sua extinção. 
Dois capacitores em série são carregados pela fonte. O 
fio solto será usado para transferir a ligação da 
associação de capacitores à fonte, após o desligamento 
do fio da fonte. 
Meça a tensão nos dois capacitores. 
 
Primeiro retire o fio da fontes antes de ligar o rio solto na 
lâmpada. 
 
 
Observe o que acontece com o brilho da lâmpada e o tempo de sua extinção. 
 
 
(2) 
 
 
(3) 
 21 
 
Para mostrar que a carga de um só capacitor é maior que a da associação de dois 
capacitores em série vamos colocar o capacitor da direita em curto-circuito de modo que 
ele não vai ser carregado pela fonte. 
 
Ligamos a fonte, retiramos o seu fio e transferimos o fio solto para a base da lâmpada que mostrará 
o brilho correspondente a um só capacitor carregado. 
 
Para mostrar que só o capacitor que não estava em curto-circuito foi carregado, podemos desligar 
os fios, retirar o curto e verificar que a lâmpada só acende naquele capacitor. 
 
II OBJETIVOS 
A fórmula para calcular a capacidade da associação de 
capacitores em paralelo (figura 56) é: 
 
Capacitores em paralelo: 21eq CCC  
 
Capacitores em série: 
21
21
eq CC
CC
C


 
 
Desejamos demonstrar essas fórmulas de associações 
de capacitores em série e em paralelo. 
 
III MONTAGEM, PROCEDIMENTOS, MEDIDAS 
 
 Montar os circuitos indicados nasfiguras (1) a (4). 
 
 Realizar as medidas e fazer as observações. 
 
IV ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
 Analisar os resultados dos procedimentos, medidas e observações dos circuitos (1) a (4). 
 
 Comparar o brilho e o tempo de sua extinção para um capacitor e associações de capacitores 
em série e em paralelo. 
 
 
 
 
 
 
 
(4) 
 
 22 
 
ENGENHARIA CIVIL – LABORATÓRIO DE FÍSICA 3 
 
EXPERIÊNCIA 5 CIRCUITO RC: CARGA E DESCARGA 
 
I INTRODUÇÃO 
 
A descarga de um circuito RC é uma função exponencial: RC
t
RC
t
eie
R
Vi   0 
V é a tensão usada no carregamento do capacitor. 
 
Para o valor particular t = RC , i = 0,37 i0. Este valor do tempo é chamado constante de tempo 
capacitiva. Para t = 5RC, i = 0,0067i0  0 e diz-se que o capacitor está totalmente carregado ou 
descarregado. Em nosso circuito, RC = 22 seg e o tempo para descarga total é aproximadamente 
de 110 seg ou 1 min 50 seg. 
 
II OBJETIVOS 
 
Nesta experiência verificaremos esta relação exponencial e determinaremos a constante de tempo 
capacitiva. 
 
Estudaremos a carga e a descarga da corrente num Circuito RC. 
 
III MONTAGEM 
 
Na seqüência das figuras seguintes vemos o procedimento experimental para determinar as 
variações da corrente com o tempo num circuito RC. 
 
III.1 CARGA (Escala: 2000 A – DCA) 
 
 
 
Ao ligar a fonte a corrente circula por um circuito puramente resistivo, pois a peça de curto-circuito 
anula a presença do capacitor. Regula-se a posição da chave da fonte para a maior corrente 
possível. 
 
 
 23 
 
Ao retirar o “curto-circuito” o Capacitor começa a carga e a corrente diminui. No mesmo instante 
deve-se começar a marcar o tempo e anotar correntes e tempos na Tabela 1 . 
 
III.2 DESCARGA (Escala: 2000 A – DCA) 
 
A fonte é ligada em paralelo com o capacitor e o resistor. O capacitor representa um circuito aberto 
e, do ponto de vista elétrico tudo se passa como se a fonte estivesse ligada somente ao resistor 
(Contudo ocorre um processo transitório quase instantâneo de carregamento de capacitor assim 
que a fonte é ligada). Ela deve ser ajustada para a maior corrente possível. 
Retirando-se a ligação entre a fonte e o capacitor, começa a descarga. 
 
 
 
 
 24 
 
IV PROCEDIMENTOS 
 
Monte o circuito das figuras de carga e descarga observando a polaridade da fonte, do multímetro e 
do capacitor; 
 
Coloque o multímetro na escala 2000 A - DCA; 
 
Ajuste a chave da fonte para o valor máximo da corrente; 
 
A partir desse valor máximo escolha dez valores descendentes da corrente e anote na Tabela 5; 
 
Deve-se manter o interruptor da fonte pressionado no processo de carga e descarga. 
 
Ao retirar o “curto-circuito” (no circuito de carga) ou o “fio de ligação” (no circuito de descarga) 
deve-se ligar o cronômetro e desligá-lo nos valores indicados na Tabela. Se for necessário 
descarregar o capacitor ao final de cada medida deve-se desligar a fonte e produzir um “curto-
circuito” no capacitor 
 
V MEDIDAS 
 
 
VI ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
ANÁLISE GRÁFICA E NUMÉRICA 
 
A análise gráfica é feita com base no gráfico mono-log. 
Tomando logaritmos neperianos da equação: RC
t
eii  0 
t
RC
iLniLn 





1)()( 0 
O gráfico de Ln (i) em função de (t) deve dar uma reta com: 
 
RC
AeiLnB 1)( 0  
i0 (corrente inicial) pode ser determinada dividindo-se a 
tensão da fonte pelo valor de R: 
 
R
Ui 0 
 
Traçar o gráfico monolog da corrente em função do tempo. 
 
Determinar a equação do gráfico. 
 
Usando a equação do gráfico, determinar a constante de tempo e a corrente inicial do circuito. 
Comparar com os valores previstos teoricamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TABELA 1 – CARGA E DESCARGA DO 
CIRCUITO RC 
 CARGA DESCARGA 
Nº i (A) t (s) i (A) t (s) 
01 550 550 
02 500 500 
03 450 450 
04 350 350 
05 300 300 
06 250 250 
07 200 200 
08 150 150 
09 100 100 
10 50 50 
 25 
 
ENGENHARIA CIVIL – LABORATÓRIO DE FÍSICA 3 
 
EXPERIÊNCIA 6 PROPRIEDADES DO DIOSO EMISSOR DE LUZ 
 
I INTRODUÇÃO 
TEORIA DO DIODO SEMICONDUTOR 
 
A figura mostra a formação de um semicondutor dopado, passando a constituir um conjunto onde 
há excesso de elétrons (tipo n) e onde há falta deles (tipo p). 
 
Um diodo é construído pela junção de dois semicondutores, tipo n e tipo p. 
Na junção ocorre a transferência de elétrons que é chamada de recombinação na barreira e o diodo 
fica polarizado. 
 
 
 
 26 
Na forma de ligação denominada polarização direta o pólo positivo da bateria é ligado 
ao lado da junção que tem falta de elétrons e o pólo negativo ao lado que tem excesso: 
a corrente é estabelecida facilmente e a resistência é pequena. 
 
Na polarização inversa a corrente dificilmente será estabelecida e a junção praticamente não 
conduz. 
 
Em certos materiais a passagem da corrente em polarização direta produz emissão de luz originada 
pela liberação de energia que ocorre na transição de elétrons entre átomos. Esses diodos são 
chamados de LEDS (diodos emissores de luz). Isto tem diversas aplicações principalmente para 
indicar o funcionamento de dispositivos ou em displays alfanuméricos. 
 
Outras aplicações importantes: retificação da corrente alternada, controle de tensão, proteção de 
dispositivos, sensores para medidores diversos, etc. 
 
II OBJETIVOS 
 
Verificar as propriedades do diodo emissor de luz (LED). 
 
III MONTAGEM 
 
No circuito, o LED é montado em série com os resistores de 12 K e 22 K para atenuar a diferença de 
potencial que é aplicada ao mesmo. 
 
 
 
Há duas formas possíveis de ligação: polarização direta (há condução) e polarização inversa (não há 
condução). 
 
Os resistores de 12 e 22 K estão associados em série para reduzir a tensão aplicada ao diodo, a qual 
pode ser calculada por: 
 
 iRRUU D )( 21  
 
IV PROCEDIMENTOS 
 
(01) - O circuito é montado conforme a figura. 
 
(02) - Para inverter a polaridade de alimentação é melhor inverter diodo. 
 
 27 
(03) - Durante as medidas usar a escala de medida de corrente de 2000 A e de tensão em 20 V. 
 
(05) – As tensões no diodo devem ser calculadas a partir das medidas de U e i. 
 
V MEDIDAS 
 
TABELA 1 - MEDIDAS DA CORRENTE EM POLARIZAÇÃO DIRETA E INVERSA 
NUM DÍODO SEMICONDUTOR 
Nº U (VOLTS) CORRENTE DIRETA (mA) 
CORRENTE 
INVERSA (mA) UD (VOLTS) 
01 
02 
03 
04 
05 
06 
07 
 
VI ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
Analisar os resultados da tabela 1 
 
Obter a relação entre UD e i com o gráfico mm, dilog ou monolog. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 28 
 
ENGENHARIA CIVIL – LABORATÓRIO DE FÍSICA 3 
 
EXPERIÊNCIA 7 RETIFICADOR DE MEIA ONDA E ONDA COMPLETA 
 
I INTRODUÇÃO 
 
RETIFICAÇÃO DE MEIA-ONDA 
 
 O circuito na figura representa um retificador de meia-onda para a corrente alternada. 
 
A supressão de um dos ciclos da corrente alternada ocorre porque o diodo semicondutor só 
conduz num sentido. 
 
 
Na imagem do osciloscópio vemos no canal 1 a onda senoidal gerada na fonte alternada e no 
canal 2 a onda retificada que deixou de alternar, passando a ser pulsante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
À direita vemos os sinais sobrepostos para mostrar a parte eliminada. 
 
RETIFICAÇÃO DE ONDA-COMPLETA 
 
 
Na retificação de onda completa são usados dois diodos. 
 
O transformador tem duas tensões no secundário. 
 
As setas pequenas indicam o que acontece. 
 
(1) 
 
 29 
 
A seta simples mostra o caminho da corrente num 
dos ciclos da tensão alternada. 
 
A seta dupla apresenta o percurso da corrente no 
outrociclo (ou ciclo de retorno). 
 
No resistor as correntes estão sempre no mesmo 
sentido. 
 
A corrente é pulsante com o dobro da freqüência 
daquela apresentada no retificador de meia-onda. 
 
 
 
 
Na figura seguinte estão os sinais dos dois 
canais (à esquerda) e sua superposição (à 
direita) 
 
Esses dois circuitos retificadores permitem 
obter corrente contínua acrescentando-se 
um capacitor (observe a polaridade) em 
paralelo com o resistor. 
 
A alteração do circuito no retificador de 
meia onda e a imagem obtida são as 
seguintes: 
 
 
 
Para o circuito do retificador de onda completa o circuito é o seguinte e a imagem é a mesma. 
 
 
 
(2) 
 
 
(3) 
 30 
 
 
 
 
 
II OBJETIVOS 
 
Montar os circuitos de retificação de meia onda e onda completa e interpretar as imagens no 
osciloscópio. 
 
III MONTAGEM 
 
Instalar os circuitos de (1) a (4) e registre as observações. 
 
IV PROCEDIMENTOS 
 
Instalar os circuitos dos retificadores de meia onda e onda completa com filtro capacitivo e observar 
as imagens. 
 
V MEDIDAS 
 
Medir a tensão no resistor no retificador de meia onda e onda completa com e sem filtro capacitivo. 
 
VI ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 
Interpretar as formas de onda observadas nos circuitos de retificação de meia onda e onda completa 
com e sem filtro capacitivo. 
 
Interpretar as medidas de tensão no resistor quando da retificação de meia onda e onda completa 
com e sem filtro capacitivo. 
 
 
 
(4) 
 31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA TODOS OS EXPERIMENTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 32 
 
1. CONJUNTO PARA EXPERIÊNCIAS DE ELETRÔNICA 
 
Os componentes estão montados em plugues e são conectados em tomadas colocadas num quadro 
onde o circuito é montado. Os fios de conexão também utilizam plugues. A figura apresenta o 
quadro e ao lado vemos a lista de componentes (FIGURA 1) 
 
 
O quadro é ligado em 220 V e uma fonte de corrente contínua é 
colocada na tomada existente no canto superior esquerdo onde um 
interruptor de companhia permite colocar energia no circuito só 
quando está pressionado (FIGURAS 2 E 3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. FONTE DE CORRENTE CONTÍNUA 
 
As características da fonte estão escritas em sua 
placa de especificações (FIGURA 4): observe a 
corrente máxima indicada (1000 mA = 1 A), um 
valor que não pode ser excedido. Na verdade é 
importante não ultrapassar 2/3 desse valor para 
maior durabilidade da fonte. 
 
 
 
 
 FIGURA 1: QUADRO ELETRÔNICO COM APRESENTAÇÃO DOS 
COMPONENTES 
LISTA DE COMPONENTES 
QUANT ESPECIFICAÇÃO 
1 FONTE C C VARIÁVEL 
2 MULTÍMETROS 
DIGITAIS 
2 PILHAS, 1,5 V 
1 LED VERDE 
2 DIODO 1N4007 
1 DIODO ZENNER, 2 V 
1 LÂMPADA 12 V 
2 CAPACITOR 1000 F 
1 RESISTOR 12 k 
1 RESISTOR 22 k 
1 CURTO-CIRCUITO 
1 T 
10 FIOS COM TERMINAIS 
1 INTERFACE PARA PC 
OSCILOSCÓPIO 
1 INTERFACE PARA 
GERADOR SENOIDAL 
 
FIGURA 3: FONTE 
CONTÍNUA 
ACOPLADA NA 
TOMADA (220 
VOLTS) 
 
FIGURA 2: 
TOMADA COM 
INTERRUPTOR - 
220 VOLTS 
 
FIGURA 4: 
CARACTERÍSTICAS 
DA FONTE. 
 
 FIGURA 5: INVERSÃO DE 
POLARIDADE E SELETOR DE 
TENSÕES DE SAÍDA. 
 33 
 
A seleção da várias tensões é feita com a chave existente na parte inferior da caixa (FIGURA 5). 
O “LED” aceso indica o funcionamento. (LED: diodo emissor de luz) 
 
A fonte tem uma chave de reversão da polaridade de saída contínua. Pode-se usá-la para corrigir de 
modo mais eficaz as possíveis inversões de polarização que ocorrerem na montagem dos circuitos 
 
ATENÇÃO: O PLUGUE QUE SAI DA FONTE JAMAIS PODE SER LIGADO NA TOMADA DE 200 
VOLTS. ISSO QUEIMARÁ A FONTE PODENDO PROVOCAR ACIDENTES. 
 
A polaridade da fonte está indicada no plugue que sai dela por um ponto no terminal positivo 
(FIGURA 6). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nos plugues dos componentes e fios de ligações o ponto indica sempre o 
terminal positivo possibilitando a ligação adequada e respeitando a 
polaridade. 
 
No caso de fonte ou componentes com funcionamento específico em 
corrente alternada, o ponto será usado para identificar a fase e o outro 
terminal o neutro (FIGURA 7: conexões para interface de osciloscópio e 
gerador senoidal. O ponto indica a fase. O terminal sem ponto indica o 
neutro). 
 
No caso da fonte de corrente alternada com três terminais de saída, o 
conector central funciona como neutro e os laterais como fases (FIGURA 
8). 
 
Na ligação de pontos dos circuitos às interfaces devemos respeitar a posição do neutro e fase ou 
teremos problemas na formação das imagens dos sinais que desejarmos analisar. 
Os fios de ligação usam plugues com fios paralelos ns cores vermelho e preto. Um furo colocado 
neles indica o terminal 
vermelho. 
 
Os outros componentes a serem usados na realização de diversas experiências serão apresentados 
e descritos no momento de realização delas. 
 
3. UTILIZAÇÃO DO MULTÍMETRO DIGITAL 
 
O processo de medida requer os seguintes cuidados: deve-se saber a grandeza a medir (corrente, 
tensão, resistência), o tipo (alternada ou contínua) e a ordem de grandeza para escolher as escalas 
adequadas. Depois de escolher a posição do seletor de funções pode-se conectar os fios ao circuito. 
 
FIGURA 6: O 
PONTO INDICA A 
POLARIDADE 
POSITIVA (CC) 
OU A FASE (CA) 
 
FIGURA 7: CAIXA DE 
LIGAÇÕES PARA 
INTERFACES DE 
OSCILOSCÓPIO E 
GERADOR SENOIDAL. 
 
FIGURA 8: FONTE DE 
CORRENTE ALTERNADA 
COM TRÊS SAÍDAS. 
 34 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As medidas de tensão e resistência são feitas com ligação do multímetro 
em paralelo. 
 
As medidas de corrente são feitas com o multímetro ligado em série. 
 
O fio preto é sempre colocado no borne indicado por “COM –“ e o 
vermelho na borne designado com VmA (até 200 mA) e só para 
correntes na ordem de Ampères (até 10 A) coloca-se este fio no borne indicado com 10 A. 
 
No caso de inversão de polaridade em alguma medida o sinal menos aparece à esquerda no display. 
4.TEORIA PARA EXPERIMENTOS COM CORRENTE CONTÍNUA 
 
O Conde italiano Alessandro Volta, nascido (1745) e falecido (1827) em Como inventou um tipo de 
pilha elétrica. Em sua homenagem, o potencial elétrico (energia utilizada por unidade de carga, na 
circulação da corrente elétrica) é medido em Volts e indicado, nas equações, pela letra U. 
 
Q
EU (1) 
André Marie Ampère, físico francês nascido em Polémieux (1775) e falecido em 
 
Marselha (1836) inventou instrumentos para medir a corrente elétrica que é definida como o fluxo 
de cargas em relação ao tempo. 
 
t
Qi (2) 
Georg Ohm, físico alemão, nascido em Erlangem em 1789 e falecido em Munique, 1854 estudou o 
comportamento de condutores metálicos. 
 
Descobriu que aumentando-se a tensão aplicada a um 
metal, a corrente aumenta proporcionalmente. 
 
Ao colocar num gráfico a tensão (o mesmo que 
potencial) em relação ao tempo percebeu que a 
inclinação era a característica específica de cada metal. 
 
A inclinação ou coeficiente angular é determinada 
dividindo-se o cateto oposto pelo adjacente no triângulo 
imaginário formado pela reta com o eixo horizontal. 
 
FIGURA 9: MULTÍMETRO DIGITAL 
 
TABELA 1 - DCV 
 
POSIÇÃO TENSÃO (V) 
 
01 
 
02 
 
03 
 
04 
 
05 
 
06 
 
07 
 
FIGURA 10: GRÁFICOS DA EXPERIÊNCIA 
DE OHM 
 35 
 
i
UANGULARECOEFICIENTOUINCLINAÇÃO  
O quociente entre a tensão, que representa o impulso para produzir corrente e a corrente, é maior 
quando U for grande e i pequena e corresponde ao conceito de “resistênciaelétrica” (dificuldade de 
circular a corrente). 
 
Ohm denominava de resistores ideais àqueles que apresentavam o gráfico linear entre tensão e 
corrente. 
 
Agora chamamos de resistores ôhmicos. 
Portanto, temos a definição de resistência elétrica: 
i
UR  (3) 
Para determinar a tensão da fonte usaremos a fórmula: RiU  (4) 
Para calcular a corrente: 
R
Ui  (5) 
 
Para calcular a potência: iUPe  (6) 
ou R
UP
2
e  (7) 
ou 2e iRP  (8) 
 
5 . PROCEDIMENTO PARA MEDIDA DE TENSÃO CONTÍNUA 
 
Em todas as medidas das 
várias experiências para 
evitar problemas com 
polaridade ou seleção 
inadequada de escalas 
adotaremos o seguinte 
procedimento: 
 
 Após a ligação do circuito 
faremos uma pressão rápida 
no interruptor e observaremos 
os displays dos instrumentos: 
Se o sentido estiver correto e 
nenhum ultrapassar o valor máximo da escala, as ligações estão corretas. 
Coloque 20 V-- e meça todas as tensões contínuas da fonte ligando o circuito mostrado a seguir. 
 
CUIDADO COM A POLARIDADE!!! AO MUDAR DE ESCALA, DESLIGUE A FONTE!!! 
 
Anote os valores na Tabela 1. 
 
Nela vemos as tensões produzidas com a fonte desligada de instrumentos ou circuitos externos. 
 
Essas tensões foram medidas na fonte sem que esteja ligada a qualquer dispositivo. Os valores são 
maiores do que aqueles que ocorrerão quando houver corrente circulando. 
 
 
Há fontes que mantêm a tensão de saída constante com cargas ligadas ou não dentro do limite de 
corrente admissível. 
 
6 . PROCEDIMENTO PARA MEDIDA DE TENSÃO CONTÍNUA COM POLARIDADE INVERTIDA 
 
Se houver erro na conexão dos fios do multímetro, aparecerá o sinal (-) no display. Esse erro não 
danificará os instrumentos atuais, principalmente os digitais. Os instrumentos analógicos (aqueles 
de ponteiro, APÊNDICE 2) serão prejudicados no caso da inversão da polaridade. Um bom exercício 
é analisar bem a montagem do circuito e evitar sempre que ocorra a inversão de polaridade! 
 
 36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. MEDIDA DE TENSÃO ALTERNADA (FIGURAS 13 e 14) 
 
Coloque o medidor na escala de 200 V~ e ligue os dois fios do 
multiteste nas tomadas conectadas ao transformador. 
 
Só aperte o interruptor que estiver certo da escala!!! 
 
Por segurança dê um leve toque no interruptor antes de efetuar a medida!!! 
 
Faça medidas com os dois instrumentos e use também, para testar, a 
escala de 600 V~. 
 
Na figura 15 vemos a medida da tensão na tomada. Selecione a escala de 600 V~ e coloque os fios 
na tomada (não há polaridade). Antes de pressionar o interruptor confira as escalas e ligações. 
 
8. MEDIDA DE CORRENTE CONTÍNUA 
 
Para medir a corrente contínua usaremos os resistores de 12 K e 22 K associados em série. 
 
Para determinar a escala adequada no amperímetro, devemos calcular a corrente: 
 
A530mA53,0A00053,0
000.34
18
)000.22000.12(
18
R
Ui 

 
Vamos usar a escala de 2000 A (equivalente a 2 mA) para o amperímetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 37 
 
9. MEDIDA DE RESISTÊNCIA 
 
Na escala 20 K ligue os fios do multímetro na caixa de ligações onde está montada a resistência a 
medir (12 K). Altere para 200 K quando necessário. 
 
A primeira faixa na extremidade indica o 
primeiro algarismo do valor da resistência. 
 
A segunda faixa representa o segundo 
algarismo. 
 
A terceira faixa indica o número de zeros. 
 
A quarta faixa informa a tolerância no 
valor da resistência: dourada (5%) e 
prateada (10%). 
 
 
 
 
 
10. ASSOCIAÇÕES DE RESISTORES 
 
Resistores em série: são ligados conforme a figura 19. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
n
1
n21ieq R...RRRR (09) 
 
 K342212Req 
 
Resistores em paralelo: podem ser ligados alternativamente como na figura 20 ou 21. 
 
 
 
 38 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
n21
n
1 i
eq
R
1...
R
1
R
1
1
R
1
1R



 (10) 
 
 





 K76,7
2212
2212
22
1
12
1
1R eq 
 
 
 
 
 
 
 
11. SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS. 
OBJETIVOS 
 
Usar o Computador como Instrumento de Análise e Medida de Grandezas Elétricas. 
 
11.1 OSCILOSCÓPIO 
 
A figura apresenta a interface para conectar os circuitos elétricos 
que desejamos examinar (observando formas de onda ou 
fazendo medidas) ao computador que, depois da instalação do 
programa apropriado, passa a funciona como osciloscópio. 
Antes de injetar sinais nas entradas de microfone ou de áudio 
(comutável ligando no local apropriado da placa de som) os 
controles de ganho devem estar no ajuste mínimo (sentido anti-
horário) 
 
Essa interface é ligada às entradas de áudio ou microfone da 
placa de som do Computador. 
 
Os sinais injetados nas entradas de áudio ou de microfone 
podem ser capturados (ou ouvidos) através da saída de som. 
 
 
 
FIGURA 22: HARDWARE PARA OSCILOSCÓPIO 
 39 
Podemos deixar ligadas as caixas acústicas do computador 
(plugue na posição central) e ligar o plugue do gerador 
senoidal (EXPERIÊNCIA 7) na saída para fones de ouvido que 
normalmente existe numa dessas caixas tomando o cuidado de 
manter o volume no mínimo no início das atividades 
experimentais que usem o gerador senoidal digital, produzido 
por software, no computador. 
 
Os ajustes da placa de som: 
 
1. No menu iniciar: 
 
2. Clicando em Volume: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Em seguida verificamos que todas as caixas “Sem Áudio” estejam desativadas, com o volume no 
máximo e o “balanço” centralizado. Depois clicamos em “Opções” e em “Propriedades”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Na janela seguinte, ativamos “Gravação” e verificamos se opções “Microfone” e “Entrada” estão 
ativadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 23: CONEXÃO COM O PC 
 
FIGURA 24: CONFIGURAÇÃO DA PLACA DE SOM I 
 
FIGURA 25: CONFIGURAÇÃO DA PLACA DE SOM II 
 
FIGURA 26: CONFIGURAÇÃO 
DA PLACA DE SOM IV 
 40 
 
5. Finalmente, na janela seguinte, temos as opções “Microfone” ou “Entrada” a serem ativadas 
conforme a opção do tipo de aquisição em andamento. 
A entrada do microfone deve ser usada no caso de sinais fracos. Os microfones modernos podem 
ser ligados na “Entrada” com ajustes de ganho máximo na interface e no programa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11.2 INSTALAÇÃO DO OSCILOSCÓPIO 
 
O ícone é acionado na área de trabalho para acesso ao programa de aquisição de dados, 
denominado ZELSCOPE. 
Clicando nele. 
 
Eis a tela de abertura do ZELSCOPE. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Clicando na tecla de início: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 27: CONFIGURAÇÃO DA PLACA DE SOM V 
 
FIGURA 28: ÍCONE 
 
FIGURA 29: SIMULAÇÃO DA FRENTE DE UM OSCILOSCÓPIO 
 
FIGURA 30: ACIONAR O CANAL 1 
 41 
 
O canal 1 fica acionado conforme a figura seguinte. Os ajustes de posição e ganho verticais estão 
indicados. Observemos a chave inversora de fase da onda apresentada (INV). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Clicando em CH 2, o segundo canal fica ativado e também tem controles para ajuste de posição e 
ganho verticais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Outros ajustes de funções na varredura e 
posição horizontais estão indicados na 
figura anterior. 
 
O quadro com o título “TRIGGER” tem 
funções para sincronizar os sinais entre si, 
deixar essa sincronização automática e 
alterar a fase da onda apresentada. 
 
Outras funções podem ser consultadas 
clicando sobre janelas do ambientevirtual 
do Zelscope. 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 31: CANAL 1 E SEUS PRINCIPAIS AJUSTES 
 
FIGURA 32: ACIONAMENTO DO CANAL 2 E OUTROS AJUSTES 
 
FIGURA 33: OUTROS CONTROLES DO OSCILOSCÓPIO 
 42 
COPY DATA (TXT): As coordenadas das formas de onda 
apresentadas no display do osciloscópio podem ser 
transportada para o Excel. Aí uma análise completa da função 
pode ser realizada através da obtenção do gráfico ou da função 
 
COPY SCREENSHOT (BMP): A tela do osciloscópio pode ser 
adquirida como figura e editada em qualquer ambiente de 
elaboração de imagens, como o PAINT BRUSH, COREL, ADOBE 
PHOTOSHOP, etc. Aí a figura pode ser editada. 
 
Com essas ferramentas podemos comparar sinais obtidos por microfone das vozes de duas pessoas 
mostrando que o espectro de um som vocal é como uma impressão digital, específica de cada ser. 
 
 
 
FIGURA 34: AQUISIÇÃO DE DADOS