1º Relatório de Fisica Experimental II

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL II
(OHMÍMETRO, VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO)
HEDHIO LUIZ FRANCISCO DA LUZ		–		RA: 29148
JOSÉ EDUARDO PADILHA DE SOUSA	–		RA: 29149
ROBERTO ROSSATO		–		RA: 29158
FÍSICA
FÍSICA EXPERIMENTAL II – TURMA: 31
MARINGÁ
JULHO DE 2003
OHMÍMETRO, VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO 
RESUMO 
A finalidade desta experiência foi aprendermos como se utilizar um multímetro, e como proceder para se fazer as medidas corretas de resistência, corrente e tensão elétrica de um circuito eletrônico. Os resultados práticos das medidas também foram comparados com os teóricos.
INTRODUÇÃO 
A parte da física que estuda a energia elétrica e os fenômenos relacionados a ela chama-se eletricidade. É comum associarmos a noção de eletricidade a equipamentos, a algo criado pelo homem. Mas, na verdade, a eletricidade sempre existiu, desde o surgimento do Universo. Mesmo antes do surgimento da vida em nosso planeta, a eletricidade já estava presente e se manifestava, por exemplo, nos intensos relâmpagos que costumavam ocorrer. Como se vê, a eletricidade é um fenômeno natural. Dentro do estudo de eletricidade temos alguns conceitos interessantes que devemos saber como, corrente, tensão e resistência elétrica.
TEORIA 
Para efeitos de medidas de corrente, tensão e resistência elétrica é usado um aparelho comum e acessível a todos, chamado Multímetro. Este assume a função conjunta do ohmímetro, do voltímetro e do amperímetro. O multímetro pode ser analógico ou digital. A escolha da função adequada, isto é, do tipo de grandeza que será medida, é sempre o primeiro ajuste que deve ser feito em qualquer instrumento.
No corpo do instrumento (Figura 1) podemos distinguir uma chave elétrica rotativa que conforme a sua posição determina a função que o instrumento irá desempenhar. No primeiro quadrante existem seis (6) posições, que a chave pode assumir, onde o instrumento apenas medirá tensões alternadas, identificadas por ACV. No quarto quadrante as quatro (4) posições seguintes permitem ao instrumento medir resistências, identificadas por . No terceiro quadrante temos cinco (5) posições onde o instrumento apenas pode medir corrente contínua, identificada como DCA. E finalmente, no segundo quadrante, seis (6) posições onde apenas pode medir tensões contínuas, identificadas como DCV. A última posição da chave indica a “função” OFF (desligado). Esta posição deve ser utilizada sempre que o instrumento não estiver em uso e, ou quando for transportado para outro local.
Os multímetros ainda possuem vários bornes, aonde devem ser conectados os cabos para efetuar as medições. Na Figura um observamos as entradas DC6A, -COM, DV1kV e +VA. As cores padrão para se utilizar os cabos são: preto, conectado ao borne -COM (Comum); vermelho, conectado ao borne que indica o que você irá medir.
Figura 1 – Exemplo de Multímetro Digital
Na função  o multímetro indicado na figura anterior possui 4 alcances identificados como x1 , x10 , x100 , x1K. Em geral o instrumento de múltiplos alcances fornece um resultado com a máxima exatidão e precisão somente em determinada condição de ajuste de alcance. Este alcance expressa o valor máximo de resistência que o ohmímetro consegue medir e também o fator multiplicativo associado à medida. Observe que o último alcance irá mostrar a resistência em k(k = x103). Esse ajuste não acontece só para a medida de resistência, ele também é feito para a leitura de tensão e corrente elétrica, procurando sempre a precisão maior do aparelho.
As medidas feitas pelo multímetro devem seguir um padrão, adotaremos o padrão convencional para efetuá-las, ou seja, o caminho percorrido pela corrente elétrica será do positivo para o negativo. E todas as medidas de tensão e corrente elétrica serão da seguinte forma: o cabo vermelho do multímetro conectado ao início do circuito (onde a corrente entra) e o preto ao final (onde a corrente sai). Veja a Figura 2.
Nas funções DCA e DCV, para as medidas de corrente contínua e tensão contínua, o amperímetro deve conter uma resistência muito baixa para que não influencie na medida de corrente elétrica, porque ele é ligado em série com o circuito, e o voltímetro deve conter a maior resistência possível para que a corrente não se divida quando o voltímetro for ligado em paralelo com o circuito, toda a corrente deve passar pelo resistor. Veja a Figura 2 abaixo:
Figura 2 – Medidas de Tensão e Corrente Elétrica
Definimos a resistência de um condutor entre dois pontos quaisquer, aplicando uma diferença de potencial V entre estes pontos e medindo a corrente elétrica (i) resultante. A resistência representada pela letra R é, então:
	(1)
A Unidade SI para resistência é o Volt-Ampére (V/A) que é representada pelo símbolo () OHM. Com esta definição podemos calcular também a corrente e a tensão de um circuito elétrico.
A resistência elétrica de um resistor pode ser lida nominalmente no corpo deste. Ela é indicada a partir de um código de cores e segue a fórmula e a tabela abaixo. Observe a Figura 3:
	(2)
Tabela 1 – Código de Cores para Resistores
Figura 3 – Código de Cores para Resistores
PARTE EXPERIMENTAL 
Para esta experiência foram utilizados quatro resistores de carbono, uma placa para montagem de circuitos, cabos de ligação, uma fonte de alimentação DC variável com precisão de ±0,1V, um multímetro digital, caneta, caderno e calculadora.
A placa de montagem consiste em uma placa de acrílico (isolante), onde são instalados 20 bornes para conexão dos componentes, bornes estes ligados em série (em curto), de quatro em quatro. Os componentes são soldados em pinos (tipo banana) fixos a pequenos suportes também de acrílico para o encaixe perfeito à placa (veja Figura 4). Este procedimento é seguido para facilitar e deixar mais confiáveis as medidas, visto que o contato direto com os componentes, altera os resultados.
Figura 4 – Placa de Montagem e Resistor
Em primeiro lugar foram medidos os quatro resistores com o multímetro, e anotado os resultados das medidas para diferentes escalas do multímetro, de acordo com a Tabela 2, onde também foram anotados os valores das resistências nominais.
Em seguida foram escolhidos arbitrariamente dois destes resistores e foi montado o circuito indicado na Figura 5:
Figura 5 – Representação do Circuito Elétrico
A Tensão da Fonte DC foi ajustada para 22V, em seguida foi medido a corrente elétrica nos pontos A, B e C do circuito, e a tensão entre os pares de pontos AB, BC e AC. Este valores foram anotados nas Tabelas 3 e 4:
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 
Note que os valores de melhor ajuste estão anotados em negrito.
Tabela 2 – Valores das Resistências
Tabela 3 – Medidas de Tensão Elétrica
Tabela 4 – Medidas de Corrente Elétrica
Note que a Req do circuito foi medida colocando-se em série os resistores R1 e R2. O cálculo de Req segue a seguinte fórmula:
	(3)
Utilizando a Equação (3), a resistência equivalente ficou:
A corrente elétrica i deve ser a mesma para todo circuito. Da Equação (1) podemos calculá-la como:
Podemos agora calcular a VAB e VBC com a mesma Equação (1):
Observa-se, pelos cálculos e dados obtidos, que o erro nas medidas foram bem pequenos. Para melhor ordená-los organizamos os erros de medida na Tabela 5:
Tabela 5 – Erros das medidas
DISCUSSÃO E CONCLUSÃO 
Esta experiência serviu para termos um primeiro contato com o Laboratório Didático de Eletricidade, onde aprendemos manusear um Multímetro, bem como a montar um pequeno circuito elétrico.
Os resultados obtidos que são observados nas Tabelas 2, 3 e 4, em negrito, destacam-se por serem os melhores valorespara cada medida. Eles são assim classificados por possuírem um maior número de dígitos significativos, ou seja, eles apresentam uma maior precisão em sua medida. Em vista disso percebemos que é muito importante a escolha da escala correta para se efetuar as medidas com o Multímetro.
O erro de medição encontrado foi, em grande parte, causado por possíveis mal-contados das conexões dos componentes e cabos, e também da resistência elétrica destes últimos, que, para todos os efeitos, é considerada zero. Porém, pelo fato do erro ser bem pequeno, chega-se a conclusão de que a teoria corresponde bem à pratica.
REFEÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HALLIDAY, D., RESNICK, R. Fundamentos de Física 1. Rio de Janeiro: LTC, 1991, 300p.
MÁXIMO, A., ALVARENGA, B. Curso de Física 1. São Paulo: Scipione, 1997, 392p.
OUTRAS FONTES DE CONSULTA
http://www.fisica.ufmg.br
http://www.fisica.ufc.br
http://www.fis.uc.pt
http://www.if.ufrj.br
http://www.if.sc.usp.br
http://www.if.ufrgs.br
http://www.fisica.ufsc.br
http://www.dfi.uem.br
http://webfis.df.ibilce.unesp.br/cdf
http://www.ifi.unicamp.br
http://www.if.usp.br
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APÊNDICE
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Plan1
		Corrente		(0 - 20)mA		(0 - 200)mA		(0 - 2)A		(0 - 20)A
		A		3,51 ± 0,01		3,5 ± 0,1		0,003 ± 0,001		-
		B		3,51 ± 0,01		3,5 ± 0,1		0,003 ± 0,001		-
		C		3,51 ± 0,01		3,5 ± 0,1		0,003 ± 0,001		-
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Plan1
		Código		Valor Calculado		Valor Medido		Erro
		R1		680W		687W		1.03%
		R2		5600W		5660W		1.07%
		R3		1800W		1813W		0.72%
		R4		820W		819W		0.12%
		VAC		22V		21,5V		2.27%
		VAB		2,382V		2,3V		3.44%
		VBC		19,618V		19,3V		1.62%
		i		3,503mA		3,51mA		0.20%
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Plan1
		Resistência		Rexp		Pontos		(0 - 20)V		(0 - 200)V		(0 - 1000)V
		R1		(0,687 ± 0,001)KW		AB		2,34 ± 0,01		2,3 ± 0,1		2 ± 1
		R2		(5,666 ± 0,01)KW		BC		19,32 ± 0,01		19,3 ± 0,1		19 ± 1
		Req		(6,35 ± 0,01)KW		AC		-		21,5 ± 0,1		21 ± 1
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Plan1
				Escalas
		R Nominal (W)		(0 - 2)kW		(0 - 20)kW		(0 - 200)kW		(0 - 2)MW
		680 ± 05%		0,687 ± 0,001		0,68 ± 0,01		0,6 ± 0,1		-
		5600 ± 10%		-		5,66 ± 0,01		5,6 ± 0,1		0,005 ± 0,001
		1800 ± 05%		1,813 ± 0,001		1,81 ± 0,01		1,8 ± 0,1		0,001 ± 0,001
		820 ± 05%		0,819 ± 0,001		0,81 ± 0,01		0,8 ± 0,1		-
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Plan1
		Cor		Faixa A		Faixa B		Faixa C		Faixa D
		Sem Cor		-		-		-		+/-20%
		Prata		-		-		-2		+/-10%
		Ouro		-		-		-1		+/-5%
		Preto		0		0		0		-
		Marrom		1		1		1		-
		Vermelho		2		2		2		+/-2%
		Laranja		3		3		3		-
		Amarelo		4		4		4		-
		Verde		5		5		5		-
		Azul		6		6		6		-
		Roxo		7		7		-		-
		Cinza		8		8		-		-
		Branco		9		9		-		-
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