2º 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
(ASSOCIAÇÃO SÉRIE / PARALELO)
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
AGOSTO DE 2003
ASSOCIAÇÃO SÉRIE / PARALELO 
RESUMO 
A finalidade desta experiência foi aprendermos a identificar as associações em série e em paralelo de componentes eletrônicos (neste caso, os resistores). Bem como identificar as diferenças entre elas.
INTRODUÇÃO 
Se conseguirmos movimentar uma grande quantidade de elétrons, através de um fio condutor, teremos uma corrente elétrica. O elétron é tão pequeno que são precisos 6.240.000.000.000.000.000 elétrons passando por um ponto de um fio condutor a cada segundo para produzir uma corrente de 1 ampère (A). Esse número é, às vezes, escrito como 6,24x1018. A fonte de tensão é a responsável por fazer esses elétrons se movimentar em um condutor e a resistência do circuito é a oposição ao fluxo de elétrons. A diferença entre um circuito em série e um em paralelo está intimamente ligado à corrente elétrica e ao movimento que ele pratica dentro de um circuito.
TEORIA 
Uma característica importante do fluxo de corrente de elétrons é que eles deixam a fonte de tensão no terminal positivo e voltam para a fonte no terminal negativo (Sentido Usual). Isso pode ser visto na Figura 1.
Quando você acompanhar o caminho da corrente de elétrons, é preciso sempre começar no terminal positivo na fonte de tensão e terminar no terminal negativo. Se você puder completar o caminho, tem um circuito fechado. Se você não puder chegar ao terminal negativo, terá, então, um circuito aberto. O processo de seguimento do caminho de elétrons é chamado de acompanhamento de circuito.
Figura 1 – Caminho da Corrente de Elétrons
Na Figura 1, as setas indicam que a corrente se divide no ponto A e parte desta corrente flui através dos resistores R1 e R2. Diz-se que esses resistores estão em paralelo. No ponto B, as correntes de elétrons se unem e fluem através dos resistores R3 e R4, para, então, poder voltar ao terminal negativo. Diz-se que esses resistores estão em série. Como existe um caminho completo para a corrente, temos um circuito fechado.
Para um circuito em série com dois resistores, os valores de tensão, resistência e corrente elétricas equivalentes são:
	(1)
	(2)
	(3)
Para um circuito em paralelo com dois resistores, os valores de tensão, resistência e corrente elétricas equivalentes são:
	(4)
	(5)
	(6)
A potência nominal de um resistor, com composição de carbono, é determinada pelo seu tamanho físico (veja Figura 2). A potência é dissipada, por um resistor, na forma de calor, este efeito é conhecido como efeito Joule . Seu valor é calculado com a fórmula abaixo, e sua unidade é o Watt(W):
	(7)
Combinando com a Lei de Ohm (8), obteremos outras variações:
	(8)
	(9)
	(10)
Figura 2 – Potência Nominal de um Resistor
PARTE EXPERIMENTAL 
Para esta experiência foram utilizados três 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 marca Minipa modelo ET-1502, caneta, caderno e calculadora.
Em primeiro lugar foram medidos os três resistores com o multímetro, e anotados esses valores na Tabela 1, bem como o valor de sua potência nominal de acordo com uma tabela fornecida pelo professor.
O circuito da Figura 3 foi montado, e a tensão ajustada para 12,5V. Foram então medidas as tensões V1, V2, V3 e V (entre os pontos AB, BC, CD e AD), bem como as correntes I, I1, I2 e I3 (nos pontos A, B, C, D). Em seguida foi calculada a potência dissipada a partir da Fórmula (7).
Figura 3 – Associação em Série
O circuito da Figura 4 foi montado, e a tensão ajustada para 12,5V. Foram então medidas as tensões V1, V2, V3 e V (entre os pontos AB, CD, EF e GH), bem como as correntes I, I1, I2 e I3 (à direita dos pontos G, A, C e E). Em seguida foi calculada a potência dissipada a partir da Fórmula (7).
Figura 4 – Associação em Paralelo
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 
A tabela a seguir mostra os valores medidos durante a experiência.
Tabela 1 – Associações Série / Paralelo
Note que a corrente da associação em série e a tensão da associação em paralelo são as mesmas para todos os pontos do circuito, concordando assim com a teoria exposta. Os demais valores de equivalência foram medidos e calculados utilizando as Fórmulas de (1), (3), (4) e (5):
Observa-se, pelos cálculos e dados obtidos, que a potência dissipada da associação em série (33,4551mW) fica bem abaixo da potência dissipada da associação em paralelo (524,586mW), que possui, assim, um rendimento bem maior. A porcentagem de potência dissipada, em relação à nominal, está anotada na Tabela 2:
Tabela 2 – Potência Nominal e Dissipada
DISCUSSÃO E CONCLUSÃO 
Esta experiência nos ensinou como identificar os dois tipos diferentes de associações de resistores e suas características particulares.
Pelos dados coletados observa-se que o rendimento da potência dos resistores é baixo, porém, há uma diferença significativa entre os rendimentos das associações em séria e em paralelo.
A associação em paralelo possui um rendimento muito melhor e, como esta potência dissipada, esta intimamente ligado ao efeito joule, percebe-se que este tipo de associação é melhor indicada para circuitos onde é preciso o aquecimento de algum objeto. Já a associação em série serve para circuitos onde este efeito não é desejado
Observa-se que o erro nas medidas também é bem baixo, já que os valores calculados conferem perfeitamente com os valores equivalentes medidos.
REFEÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HALLIDAY, D., RESNICK, R. Fundamentos de Física 1. Rio de Janeiro: LTC, 1991, 300p.
Andrey, J. M. Eletrônica básica : teoria e prática. São Paulo: Rideel, 1999, 425p.
OUTRAS FONTES DE CONSULTA
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http://www.fisica.ufc.br
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http://www.if.ufrj.br
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http://webfis.df.ibilce.unesp.br/cdf
http://www.ifi.unicamp.br
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Plan1
						Resistência		Potência				Tensão		Corrente
				Código		Experimental		Nominal		Dissipada		V(Volts)		I(mA)
		Série		R1		(0,816 ± 0,001)KW		1W		(5,7939 ± 0,0484)mW		2,17 ± 0,01		2,67 ± 0,01
				R2		(3,32 ± 0,01)KW		1W		(23,6295 ± 0,1152)mW		8,85 ± 0,01		2,67 ± 0,01
				R3		(0,562 ± 0,001)KW		1/2W		(4,005 ± 0,0417)mW		1,50 ± 0,01		2,67 ± 0,01
				Req		(4,69 ± 0,01)KW		5/2W		(33,4551 ± 0,152)mW		12,53 ± 0,01		2,67 ± 0,01
		Paralelo		R1		(0,816 ± 0,001)KW		1W		(192,0966 ± 0,2785)mW		12,58 ± 0,01		15,27 ± 0,01
				R2		(3,32 ± 0,01)KW		1W		(47,4266 ± 0,1635)mW		12,58 ± 0,01		3,77 ± 0,01
				R3		(0,562 ± 0,001)KW		1/2W		(283,05 ± 1,483)mW		12,58 ± 0,01		22,5 ± 0,1
				Req		(0,305 ± 0,01)KW		5/2W		(524,586 ± 1,675)mW		12,58 ± 0,01		41,7 ± 0,1
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Plan1
						Potência
				Código		Nominal		Dissipada		%
		Série		R1		1W		5,7939 mW		0.579390
				R2		1W		23,6295 mW		2.362950
				R3		1/2W		4,005 mW		0.801000
				Req		5/2W		33,4551 mW		1.338204
		Paralelo		R1		1W		192,0966 mW		19.209660
				R2		1W		47,4266 mW		4.742660
				R3		1/2W		283,05 mW		56.610000
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