Voltímetro e Amperímetro

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voltímetro e amperímetro
OBJETIVOS
Conhecer e utilizar as funções voltímetro e amperímetro de um multímetro digital;
Montar e verificar como funciona um divisor de tensão;
Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando varia a voltagem ou a resistência;
MATERIAL
Fonte de tensão regulável;
Placa de circuito impresso;
Resistores desconhecidos Rx;
Placa com 5 resistores iguais em série;
Potenciômetro (10 k);
Multímetro Digital (dois);
Cabos (cinco);
FUNDAMENTOS
Neste relatório encontra-se os procedimentos sobre como medir uma tensão ou uma corrente elétrica utilizando as funções voltímetro e amperímetro do multímetro digital. Para se obter sempre os resultados apropriados e evitar erros, deve-se sempre observar se a função escolhida está de acordo com a opção desejada.
Define-se como Tensão, a diferença de energia potencial entre dois pontos, ou seja, entre os polos negativos e positivos de uma fonte de alimentação. Essa diferença é observada com a Lei de atração que diz que o negativo atrai o positivo. Desta forma, buscam sempre equilibrar os dois lados, os espaços com menor quantidade de elétrons do terminal positivo da fonte, atraem os espaços com maiores quantidades de elétrons do terminal negativo. A unidade de medida de Tensão é Volts (V). Existem dois tipos de tensões, contínua (VDC) e a alternada (VAC). A tensão contínua não muda a sua polaridade, seus pólos serão sempre os mesmos, um sempre negativo e o outro sempre positivo, baterias e pilhas são exemplos de tensões contínuas. Já a tensão alternada varia sempre entre a negativa e positiva, ou seja, sempre há mudança em seus pólos.
Figura 1 – Voltímetro medindo a tensão.
Quando se usa o voltímetro para medir a tensão de um resistor, deve-se tomar muito cuidado no momento de ligar toda a aparelhagem, caso haja algum erro na montagem dos aparelhos, as leituras das tensões podem sair com sinais inversos. O terminal positivo do voltímetro deve ser sempre ligado ao ponto de maior potencial elétrico do resistor para que a leitura seja positiva, caso contrário, o resultado terá sinal negativo.
Algumas medidas devem ser tomadas durante a realização dos experimentos para que não haja erros, a escala utilizada deve ser sempre a apropriada. Para escolher a escala, deve-se escolher sempre o maior valor para então ir regulando até chegar ao valor desejado. Se a tensão for contínua, o seletor deve ser colocado em alguma escala de tensão contínua que esteja indicada pelo traço contínuo e pelo tracejado alternado, caso a tensão seja alternada, usa-se as escalas de tensão alternada (~).
Com o amperímetro, mede-se as correntes e não as tensões. Para que se possa medir as correntes, o circuito deve ser aberto para incluir o amperímetro em série e para que a corrente possa passar pelo multímetro. 
Figura 2 – Amperímetro medindo a corrente em um sistema em série.
Nesta prática, foram utilizadas três escalas diferentes para correntes contínuas, não foram feitas medidas com correntes alternadas, visto que o modelo de multímetro utilizado não suporta esse procedimento.
Assim como acontece com o voltímetro, no amperímetro não é diferente, existem algumas medidas que devem ser tomadas para que não haja confusão nas medidas efetuadas com o amperímetro. A escala para medir com o amperímetro deve ser apropriada e deve ser escolhida antes mesmo do início do procedimento, deve-se escolher sempre a maior escala para evitar danificar o aparelho, caso a escala não seja apropriada, pode regular para uma mais adequada. As pontas de prova do amperímetro devem ser ligadas em série e nunca poderão ser ligadas em paralelo.
PROCEDIMENTO
PROCEDIMENTO 1: Utilizando o Voltímetro.
Primeiramente, conectou-se a ponta de prova preta ao terminal “COM” (negativo) e a ponta de prova vermelha ao terminal “V/” (positivo) presentes no multímetro digital. Em seguida, foram anotadas as escalas do DC do voltímetro utilizado na prática. Veja abaixo as escalas a serem utilizadas:
	200 mV, 2 V, 20 V, 200 V e 600 V.
Em seguida, utilizando o voltímetro e suas escalas, foi ajustado a fonte de tensão e regulada para 10 V, alguns ajustes foram necessários para que a fonte ficasse em 10 V. Logo após foram feitas as conexões em uma placa de circuito interno para que pudessem ser medidas as tensões. A tensão da fonte foi subdividida proporcionalmente entre os valores das resistências. Foram medidas as tensões entre os pontos de circuitos, os resultados e as escalas utilizadas foram anotadas e os dados sintetizados encontram-se na tabela abaixo:
Tabela 1 – Medidas de Tensão.
	
	V01
	V02
	V03
	V04
	V05
	Valor Medido
	2,07
	3,45
	5,94
	9,04
	9,98
	Escala Utilizada
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
	
	V15
	V12
	V23
	V34
	V45
	Valor Medido
	7,91
	1,39
	2,48
	3,09
	0,94
	Escala Utilizada
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
Verificando se V05 = V01 + V12 + V23 + V34 + V45
	V05 = 2,07 + 1,39 + 2,48 + 3,09 + 0,94 = 9,97
	
O procedimento 1 fez uso do circuito chamado divisor de tensão onde a tensão da fonte (10 V) foi dividida em tensões proporcionais. Depois foi montado um divisor de tensão formado com uma resistência fixa (Rx) e um potenciômetro. Desta forma, a resistência do potenciômetro ia sendo variada enquanto a tensão do resistor era regulada. Com um ohmímetro foi medida a resistência do resistor Rx = 8,49. A tensão foi fixada em 10 V e um novo circuito foi montado com o resistor e o potenciômetro de 10 k. O potenciômetro foi ajustado que se obtivesse uma tensão sobre o resistor Rx, em seguida foi medida a tensão sobre o potenciômetro VAB. Os resultados encontram-se abaixo:
Tabela 2 – Valores de tensão para o procedimento 1.
	VRX (V)
	9
	7
	5
	4
	VAB (V)
	1,16
	3,18
	5,18
	–
Quando o multímetro mede a tensão alternada, esta tensão é chamada de tensão eficaz (VEF ou VRMS). Usando a equação a seguir, encontra-se o valor do valor máximo ou valor de pico da tensão senoidal (VP):
 Finalizando o procedimento 1, foram medidas as tensões alternadas da bancada (tomada elétrica, e saídas AC de 6 e 12 da fonte), foram anotados os valores eficazes e calculados seus valores de pico e a escala utilizada. Os resultados encontram-se abaixo:
Tabela 3 – Medidas de tensão alternada.
	
	Vnominal
	Escala (V)
	VEF MEDIDO (V)
	VPICO (V)
	TOMADA DA MESA (1)
	220
	600 V
	223
	315,4
	SAÍDA DA FONTE (1)
	6
	200 V
	5,8
	8,2
	SAÍDA DA FONTE (2)
	12
	200 V
	12
	7
PROCEDIMENTO 2: Utilizando o Amperímetro.
Primeiramente foram anotadas as escalas do amperímetro utilizado na prática. Veja abaixo as escalas a serem utilizadas:
	2000 A, 20 mA e 200 mA
Em seguida, o circuito foi montado para que se pudesse medir a corrente através de um resistor R ligado à fonte fornecida. Na escolha das escalas, no voltímetro foi utilizada a escala mais próxima de 10 V, já no amperímetro foi utilizada uma escala tendo em vista a corrente máxima para uma tensão de 10 V e uma resistência de 120 k. A tensão da fonte foi ajustada de modo que fosse aplicada as tensões de 2, 4, 6, 8 e 10. As correntes e as tensões foram anotadas e a síntese dos dados encontra-se abaixo:
Tabela 4 – Medidas de corrente versus voltagem
	V (Volts)*
	V(Volts)**
	I (A)
	V/I (Ohms)
	2
	2
	16
	0,125
	4
	4
	33
	0,121
	6
	6
	50
	0,120
	8
	8
	67
	0,119
	10
	10
	84
	0,119
Finalizando o experimento 2, foram medidas as resistências R1, R1 + R2, R1 + R2 + R3, R1 + R2 + R3 + R4 e R1 + R2 + R3 + R4 + R5. Foi ajustada a tensão da fonte para 10 V e foi montado o último circuito do experimento.
Tabela 5 – Corrente em função da resistência.
	Resistores
	RMEDIDO ()
	I (A)
	2
	199200
	15
	4
	238000
	7
	6
	356000
	4
	8
	476000
	3
	10
	595000
	2
QUESTIONÁRIO
Indique a escala do multímetro que você utilizaria para medir as seguintes tensões:
Arranjo de 6 pilhas comuns em série.
Uma pilha comumtem 1,5 V, como serão ligadas em série: 6 1,5 = 9 V
A melhor escala a ser utilizada será 20 V.
	
Alimentação do chuveiro elétrico.
Os chuveiros elétricos têm tensões de 110 V e 200 V, se usássemos a tensão de 110 V, a escala mais adequada seria 200 V. Caso a tensão do chuveiro fosse de 220 V a escala adequada seria 600 V.
Bateria de um automóvel.
As baterias dos carros têm tensões de 12 V, neste caso, a escala utilizada deverá ser de 20 V.
Considere o circuito ao lado onde R1 = 200 e R2 = R3 = 300. Sabendo que a fonte está regulada em 10 V, determine a voltagem a que está submetido cada um dos resistores R1, R2 e R3.
 
 
TR1 = 0,04 100 = 4V
TR2 = 0,02 300 = 6V
TR3 = 0,02 300 = 6V
Calcule qual seria a resistência necessária do potenciômetro usado no procedimento 1.7 para se obter a tensão de 4 V sobre R1.
 
 
 
Considere o circuito esquematizado ao lado:
Desenhe o circuito novamente, mostrando como você ligaria um amperímetro para medir a corrente fornecida pela fonte E.
Faça um outro desenho mostrando como medir a corrente R1.
Em relação ao circuito da questão anterior, calcule a corrente em cada resistor e indique a escala do amperímetro indicada em cada caso.
 
 
A escala para medir R1 será de 2mA e para medir R2 será 20mA.
Faça o gráfico de V versus I com os resultados da tabela 11.4.
Faça o gráfico de I versus R com os resultados da tabela 11.5.
CONCLUSÃO
Ao final do experimento, pode-se concluir que Através dos conhecimentos teóricos adquiridos e da prática realizada, um conjunto de resistores em série pode funcionar como um divisor de tensão, bem como, associando-os tanto em série como em paralelo adquirimos variados valores para corrente, adequando-a assim para o circuito que se deseja operar. Através desta prática e dos experimentos executados, conseguiu-se trabalhar com o Voltímetro e o Amperímetro conhecendo os valores de escala de ambos, assim como o posicionamento correto dos aparelhos nos circuitos para verificar a corrente e a tensão de um determinado componente e o manuseio correto para evitar danos nos aparelhos.
Como todo experimento realizado em laboratórios é passível de erro, com este não foi diferente, durante a realização dos procedimentos no laboratório com o voltímetro e o amperímetro, a fonte de tensão regulável mostrou-se bem sensível ao toque, o que em alguns casos impossibilitou que a tensão coletada fosse exatamente a pedida no experimento, esta oscilação pode ocasionar alguns erros durante a checagem dos dados mas desde que esteja dentro do limite tolerável, não há problema.
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