Relatório Física Experimental - Voltímetro e Amperímetro

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Universidade Federal do Ceará
Campus Russas
Curso de Engenharia Mecânica
Relatório de Física Experimental
Prática 11: Voltímetro e Amperímetro
Aluno: Lucas Felipe Aguiar Maia
Curso: Eng. Mecânica 2017.1 
Professor: Dr. Anderson Cunha - Tec. Lab. Roniere
Disciplina: Física Experimental para Engenharia 
Turma: 07A - Matrícula: 402 783
Russas - Ceará
2017
Objetivos
Conhecer e utilizar as funções voltímetro e amperímetro de um multímetro digital;
Estudar o funcionamento de um divisor de tensão;
Observar a influência da voltagem e da resistência sobre a corrente de um circuito.
Material Utilizado
3 Resistores (47 Ω, 100 Ω, e 200 Ω); 
2 Resistores Rx; 
Potenciômetro de 10 k Ω;
Protoboard (Placa azul); 
Cabos (5); 
Fonte de tensão regulável;
Multímetro Digital (2).
Procedimento Experimental
OBSERVAÇÕES:
CONEXÕES NA PLACA: 
Cada cruz e uma ilha, onde os 5 pontos são equivalentes;
 VOLTÍMETRO:
- Conecte a ponta de prova preta ao terminal “COM” (negativo);
- Conecte a ponta de prova vermelha ao terminal “V” (positivo);
- A escala precisa ser superior ao valor a ser medido. Entretanto, quanto menor, maior a precisão da medida;
- Cuidado com o mal contato que pode interferir na leitura.
AMPERÍMETRO:
- Conecte a ponta de prova vermelha ao terminal “ΩmA” (positivo);
OBS: O terminal “10A” só será usado se a corrente for alta;
- O amperímetro precisa ser conectado em série.
DURANTE AS MEDIDAS NÃO TOQUE NAS PARTES METÁLICAS
PARTE 01: ESCALAS DO VOLTÍMETRO.
Passo 1 - Anote as escalas DC voltímetro na sua bancada;
	200 M, 2000 M, 20, 200 e 600.
PARTE 02: MEDIDAS DE TENSÃO CONTÍNUA.
Passo 2 – Ajuste a fonte de tensão para 10V. Escolha a escala apropriada do voltímetro e meça a tensão de saída da fonte; Vfonte = 10,01 V.
Passo 3 – Monte um circuito com a fonte de tensão conectada aos três resistores fornecidos, associados em série, na seguinte ordem: R1, R2 e R3. A tensão da fonte será subdividida proporcionalmente às três resistências;
Passo 4 – Meça a tensão entre os pontos do circuito, como indicado na Tabela 11.1. Anote o valor medido e a escala utilizada no voltímetro;
	
	V01
	V02
	V03
	V12
	V23
	VALOR MEDIDO
	2,91
	4,28
	10,01
	1,38
	5,73
	ESCALA UTILIZADA
	20
	20
	20
	20
	20
Tabela 11.1. Medidas de tensão.
Passo 5 – Verifique se V03=V01+V12+23;
	2,91+1,38+5,73 = 10,02
PARTE 03: DIVISOR DE TENSÃO.
Passo 6 – Meça, com um ohmímetro, a resistência de Rx (acrílico laranja) = 9,87 Ω;
Passo 7 – Mantenha a fonte de tensão em 10V;
Passo 8 – Monte o circuito da figura 11.6 com o resistor Rx fornecido e o potenciômetro de 10k Ω;
Figura 11.2: Divisor de tensão ajustável.
Passo 9 – Ajuste o potenciômetro de modo a obter uma tensão sobre o resistor Rx, como indicado na tabela 11.2. Meça a tensão sobre o potenciômetro, Vab.
	Vrx (V)
	8
	6
	4
	2
	Vab (V)
	1,98
	4,00
	6,00
	8,00
Tabela 11.2. Valores de tensão para o procedimento 3.
PARTE 04: MEDIDAS DE TENSÃO ALTERNADA.
Passo 10 – Meça a tensão alternada de sua bancada (tomada da parede), indique a escala utilizada e calcule seus valores eficaz e de pico correspondente. Anote tudo na tabela 11.3.
	
	V NOMINAL (V)
	ESCALA (V)
	V EF MEDIDO (V)
	V PICO (V)
	TOMADA COMUM
	220
	600
	213
	301,2
Tabela 11.3. Medidas de tensão alternada.
Vpico = (2^1/2).213 = 301,2 V
PARTE 05: ESCALAS DO AMPERÍMETRO.
Passo 11 – Anote as escalas do amperímetro da bancada;
	2000 M, 200 M, 20M e 10.
PARTE 06: CORRENTE EM FUNÇÃO DA TENSÃO:
Passo 12 – Meça as resistências Rx, Rx+Rx, etc, como indicado na tabela 11.5;
OBS: Ao medir uma resistência, ela não pode estar ligada ao circuito e nem pode estar alimentada por uma fonte de tensão.
Passo 13 – Monte o circuito da figura 11.3, utilizando os 5 resistores fornecidos, todos conectados em série;
OBS: O voltímetro deve estar conectado em paralelo, enquanto o voltímetro deve estar conectado em série.
Passo 14 – Calcule a corrente máxima que passará pelo seu circuito, sabendo que a tensão é de 10V e tomando o valor da menor resistência disponível nesta prática. Isso é necessário para saber que escala deve ser utilizada no amperímetro. Imáx = 0,00426 A.
Passo 15 – Ajuste a tensão que a fonte aplica sobre o circuito para cada um dos valores indicados na tabela 11.4. Anote as correntes correspondentes e as tensões efetivamente aplicadas;
Figura 11.3: Circuito para medida da corrente em função da tensão.
	V (volts) *
	V (volts) **
	I (µA)
	V/I (Ohms)
	2
	2,02
	841 µ
	2401,9025
	4
	4,03
	1653 m
	2431,9415
	6
	6,08
	2,6 m
	1953,8462
	8
	8,08
	3,45 m
	2342,0289
	10
	9,99
	4,33 m
	2307,1594
Tabela 11.4: Medidas de corrente versus voltagem.
* Voltagem sugerida.
** Voltagem efetivamente aplicada.
PARTE 07: CORRENTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA.
	RESISTORES
	R medido (Ω)
	I (µA)
	V (Volts)
	Rx
	9,87 K
	12,12 m
	12,01
	Rx + Rx
	1974
	6,06 m
	12,01
	Rx + Rx + R3
	2,17 K
	5,52 m
	12,01
	Rx + Rx + R3 + R2
	2,22 K
	5,40 m
	12,01
	Rx + Rx + R3 + R2 + R1
	2,31 K
	5,18 m
	12,01
Tabela 11.5: Corrente em função da resistência.
Passo 17 – Coloque a fonte de tensão em 12V. Meça, com o voltímetro, a tensão efetivamente fornecida pela fonte, e anote na figura 11.9;
Passo 18 – Monte o circuito da figura 11.9. Anote os resultados na tabela 11.5.
Figura 11.9: Circuito para medida de corrente em função da resistência.
Questionário
Indique a escala do multímetro que você utilizaria para medir as seguintes tensões:
Bateria de um automóvel;
Alimentação do chuveiro elétrico;
Arranjo de 10 pilhas comuns em série.
Respostas: A) 200 V, B) 600 V e C) 20 V.
Considere o circuito ao lado onde R1=100 Ω e R2=R3=200V. Sabendo que a fonte está regulada em 10 V, determine a voltagem a que está submetido cada um dos resistores R1, R2 e R3.
Resposta: Passo 1: Resistência equivalente do circuito:
Como R=R1=R2, temos que Req = R1+(R/2) = 100+(200/2) = 200 Ω.
Passo 2: Corrente total:
V = R.I, logo 100=200.I, I=1/20 A.
Passo 3: Pelas Leis de Ohm e de Kirchhoff temos:
V1=R1.I1=100. (1/20) = 5V e V2=V3=Re=100. (1/20) = 5V
Calcule qual seria a resistência necessária ao potenciômetro usado no procedimento 3 para se obter uma tensão de 6V sobre R1.
 Resposta: Passo 1: Descobrindo o valor da corrente elétrica: 
I = 12/997 = 0,0120 A
Passo 2: R=U/I = 6/0,0120 = 500 Ω
Considere que no circuito esquematizado abaixo: E=20V, R1=2,0 KΩ, R2=200 Ω e R3=20 Ω.
Desenhe o circuito novamente mostrando como você ligaria um amperímetro para medir a corrente fornecida pela fonte E.
Resposta: 
Faça um outro desenho mostrando como medir a corrente em R1. 
 Resposta: 
Em relação ao circuito da questão anterior, calcule a corrente em cada resistor e indique a escala do amperímetro indicada em cada caso.
Resposta: Passo 1: U=R.I I=U/R = E/R = 20.11/22200 = 0,0099 A = I1
Re=R1+R23 = 2000+200/11 = 22200/11 Ω
1/R23 = 1/R2 + 1/R3 = 1/200 + 1/20 = 11/200, então R3=200/11 Ω
Passo 2: Corrente em Série (Constante)
It=I1=I23=0,0099 A 
U1=R1.I1= 2000.0,0099 = 19,8 V
U23=R23.I23 = 200/11.0,0099 = 0,018 V
U23=U2=U3=0,018 V
Passo 3:
I2=U2/R2 = 0,018/200 = 9x10^-5 A
I3=U3/R3 = 0,018/20 = 9x10^-4 A
Faça o gráfico:
V versus I com resultados da tabela 11.4;
Resposta: 
I versus R om resultados da tabela 11.5.
Resposta: 
Conclusão
Após a realização dessa prática, percebe-se que o experimento foi de grande valia em várias concepções possíveis. Na prática, aprendemos a utilizar as funções voltímetro e amperímetro de um multímetro digital, onde medimos as tensões sobre um circuito montado no laboratório, medimos a tensão sobre um potenciômetro como também as variações na corrente. Ademais, verificamos o conhecimentoteórico sob a leis de ohm, potência, resistência etc., visto que aprimoramos ainda mais o aprendizado. 
Referências
Manual Voltímetro e Amperímetro 2017.pdf - Física Experimental – UFC – Campus Russas – Prof. Dr. Anderson Cunha
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/associacaoderesistores.php 
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/propriedades-associacao-resistores-serie.htm
https://www.infoescola.com/eletricidade/voltimetro-e-amperimetro/ 
Física Halliday e Resnick - 9° Edição - Volume 03
Acesso em 14/11/2017 ás 20:02 Horas.