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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA QUÍMICA EXPERIMENTOS UNIDADE I Manaus – AM 02 de abril de 2018 cdeam Nota nullMUITO BOM!!! Bruno Molinari Seabra - 21650884 Daiara Colpani - 21600544 Laís Amorim Reis - 21602327 Letícia Moraes de Carvalho Filardi - 21601147 EXPERIMENTOS UNIDADE I Profª Msc. Cristiane Lúcia de Freitas Manaus – AM 02 de abril de 2018 Primeiro relatório apresentado como requisito parcial para obtenção de nota na disciplina FTE 058 – Laboratório de Eletricidade Geral, turma 01, no curso de Engenharia Química, na Universidade Federal do Amazonas. SUMÁRIO INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................................. 4 EXPERIMENTO 04 ................................................................................................................... 5 EXPERIMENTO 05 ................................................................................................................... 8 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................... 12 REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 13 3 INTRODUÇÃO No mundo moderno, a eletricidade é essencial para o dia-a-dia de cada ser humano. Hoje em dia, basicamente toda tecnologia existente gira em torno da eletricidade, celulares, computadores, equipamentos médicos de alta complexidade, entre outros, funcionam na presença de energia elétrica. Portanto, para a utilização de qualquer equipamento conectado a uma rede elétrica, é necessário o conhecimento do comportamento dessa rede, a fim de que não venha causar danos nesses bens materiais. Sabendo disso, esse relatório tem por objetivo entender as Leis de Kirchhoff através da observância da influência de uma fonte de tensão em um circuito aberto e fechado, bem como a mesma age de acordo com o número e voltagem de componentes presentes nesse circuito. Também é possível compreender como a corrente elétrica atua de acordo com os elementos existentes no circuito, como, por exemplo, lâmpadas e resistores. 4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Um circuito elétrico básico é composto por quatro elementos, sendo eles: força eletromotriz (ou fem), condutor, carga e instrumento de controle. A força eletromotriz é aquela que gera corrente em um circuito, pode-se ter como exemplo uma bateria, o condutor é fio que interconecta todo o circuito conduzindo a corrente elétrica entre os componentes do mesmo, a carga é o resistor e a o controle é feito através de uma chave (GUSSOW, 2009). O circuito pode ser classificado como aberto ou fechado. Um circuito é denominado fechado quando a corrente percorre todo o sistema sem interrupção, retornando à fonte. Porém, quando a corrente é impedida de passar pelo circuito, o mesmo é denominado aberto (GUSSOW, 2009). Os elementos de um circuito podem associar-se de duas maneiras: em série e em paralelo. Quando há dois ou mais elementos compartilhando o mesmo nó e transportando a mesma corrente, é dito que esses elementos estão em série. Assim como, quando estão à dois nós e transportando a mesma tensão, é dito que estão em paralelo (ALEXANDER, SADIKU; 2013). Sabe-se que, para o estudo da corrente elétrica e tensão em um circuito, é necessário conhecer as leis de Kirchhoff, LKC e LKT, para corrente e tensão, respectivamente. A LKC diz que, em um nó, a soma algébrica das correntes que entram é igual á soma das correntes que saem. A LKT diz que, em um caminho fechado, a soma das quedas de tensão é igual à soma das elevações de tensão. Através dessas leis, é possível compreender melhor como funciona a passagem de corrente e tensão em um circuito elétrico pouco complexo composto por diversos elementos (ALEXANDER, SADIKU; 2013). 5 EXPERIMENTO 04: DIFERENÇA DE POTENCIAL - VOLTAGEM MATERIAIS UTILIZADOS Três plugues em ponte; Dois soquetes de lâmpada com plugue; Cabos conectores banana vermelhos; Cabos conectores banana azuis; Duas lâmpadas incandescentes 6V; Dois contatos fixos para chave faca; Dois contatos móveis para chave faca; Placa de circuito; Fonte de alimentação CC, 6V; Multímetro. PROCEDIMENTO REALIZADO Os componentes foram inseridos como o solicitado no guia experimental; As chaves S1 foi mantida aberta e a S2 fechada no ato da inserção das lâmpadas de 6V nos suportes; Os conectores banana foram colocados no multímetro conforme o indicado na imagem pela letra VF e conectados ao circuito; A fonte de alimentação foi ligada e a chave S1 fechada. A tensão VF indicada no multímetro foi registrada, a mesma correspondente à tensão real fornecida pela fonte ao circuito; A chave S1 foi aberta e a fonte desligada; Os conectores foram realocados para a posição VL sobre a lâmpada L1 conforme o indicado; A fonte de alimentação foi novamente ligada e a chave S1 fechada. A tensão resultante da lâmpada incandescente L1 foi registrada; A chave S2 foi aberta com o intuito de adicionar a lâmpada incandescente L2 no circuito. E a tensão na lâmpada incandescente L1 foi novamente observada e registrada. 6 Figura 1. Modelo para inserção dos componentes no circuito; Fonte: Guia Experimental 04. RESULTADOS OBSERVADOS Os resultados obtidos foram: Tensão VF referente ao valor de tensão real fornecida pela fonte ao circuito: 4,92 V. Chaves S1 e S2 fechadas; Tensão resultante na lâmpada incandescente L1: 4,88 V. Chaves S1 e S2 fechadas; Tensão na lâmpada incandescente L2: 2,40 V. Chave S1 fechada e S2 aberta. Figura 2. Resultados experimentais; Fonte: Própria. 7 RESPOSTAS DAS QUESTÕES 1. Qual diferença, se houver, foi observada no valor de VF medido e a tensão especificada na fonte de tensão? No caso de haver diferença, explique o motivo de haver essa diferença? A tensão especificada na fonte foi de 6V, no entanto a observada no valor de VF foi 4,92. Isso se dá em decorrência dos elementos resistivos que estão presentes na própria fonte de tensão, o que gera uma diferença entre a tensão medida e a especificada. 2. Em relação às medições feitas em VL, qual a diferença entre a tensão medida na lâmpada L1 nas duas situações (Chave S2 fechada e chave S1 aberta)? Que conclusões podem ser tiradas a partir dessas observações? Nota-se que no primeiro momento, com a chave S2 fechada, a tensão da lâmpada L1 é de 4,88 V; depois, com a chave S1 aberta, o valor muda para 2,40 V, que é quase a metade do primeiro. Sugerindo que a tensão se divide para os dois componentes, que estão em série. Sendo assim, já que as lâmpadas apresentam a mesma resistência, a tensão V da fonte de alimentação segue a seguinte lei: V1 (tensão na lâmpada 1) = V2 (tensão na lâmpada 2) = V (tensão da fonte) / 2. 3. Que efeito, se houver, pode ser observado sobre o brilho da lâmpada L1 após a abertura da chave S2? O brilho reduziu consideravelmente, mas as duas lâmpadas mantêm o brilho na mesma intensidade. 4. Qual tensão seria medida na lâmpada incandescente L1 se a voltagemoperacional permanecesse inalterada (6V) e três lâmpadas incandescentes idênticas à L1 fossem ligadas em série? Uma vez que a tensão, após a abertura da chave S2, reduziu à metade. Imagina-se que se a voltagem operacional permanecesse inalterada e três lâmpadas fossem ligadas em série, a tensão medida seria 6V/3 = 2V. 5. Qual símbolo e unidade de medida são utilizados para a tensão? Símbolo da grandeza: V ou U; unidade de medida: volt. cdeam Realce cdeam Nota nullSomente para deixar mais claro... esses resistores da fonte provocam uma queda de tensão na tensão gerada pela fonte, fazendo com que a tensão na saída fique menor. 8 EXPERIMENTO 05: CORRENTE ELÉTRICA MATERIAIS UTILIZADOS 5 Plugues em ponte 1 Soquete de lâmpada com plugue 1 Cabo com conector banana vermelho 1 Cabo com conector banana azul 1 Lâmpada incandescente 6V 2 Contatos fixos para chave faca 2 Contatos móveis para chave faca 1 Resistor 100Ω PROCEDIMENTO REALIZADO 1- Os componentes foram inseridos conforme a figura a seguir nos soquetes da placa de circuito: Figura 3 – Representação do circuito montado no experimento. Fonte: Guia Experimental 05. 2- As chaves S1 e S2 foram mantidas abertas para impedir passagem de corrente; 3- A lâmpada incandescente, de 6V, foi inserida no suporte; 9 4- O multímetro foi conectado ao circuito utilizando os conectores banana na posição A, conforme a figura 1; 5- A fonte de alimentação foi ligada com a mesma polaridade da figura 1. A chave S1 foi fechada e mediu-se a corrente resultante através do multímetro; 6- A chave S2 foi fechada para ligar o resistor instalado em paralelo com a lâmpada incandescente. Mais uma vez mediu-se a amperagem do circuito; 7- Desligou-se o circuito; 8- Os procedimentos foram repetidos mudando a posição do amperímetro para AL, conforme a figura 2; Figura 4 – Representação da alteração no circuito. Fonte: Guia Experimental 05. RESULTADOS OBSERVADOS Na primeira estrutura do circuito (referente a figura 1), ao fechar somente a chave S1, foi registrado 0,235A como valor para a corrente elétrica, porém ao fechar a chave S2 criando assim um circuito em paralelo, esse valor foi alterado para 0,281A, apresentando uma significativo aumento. Na segunda estrutura, onde o amperímetro foi colocado na posição AL, vale ressaltar que o instrumento só iria registrar a corrente que passava pelo segmento onde a lâmpada estava presente, sem contar com o valor da corrente que passaria pelo resistor. Quando somente a chave S1 estava fechada, o valor da amperagem registrado pelo amperímetro foi de 0,237A, valor esse muito semelhante ao caso similar a esse na primeira estrutura. Porém ao fechar a chave S2, o valor da amperagem foi de apenas 0,235A, valor esse bem menor que seu similar da primeira estrutura, o qual representava o valor da corrente que passava pelo circuito inteiro, sendo assim conclui-se que o valor restante da corrente elétrica está presente no segmento que contém o resistor de 100Ω. 10 RESPOSTAS DAS QUESTÕES 1. Num circuito elétrico, o que influencia no valor obtido da corrente elétrica? Como observado no experimento, a posição do amperímetro vai influenciar em qual corrente elétrica estará sendo medida, porém mais que isso, a presença de um circuito em paralelo gera grande influência no valor da corrente elétrica. 2. Os valores medidos, de corrente elétrica no amperímetro A, antes e após o fechamento do interruptor S2 neste experimento diferem? Em caso afirmativo, por quê? Sim, isso devido à presença de um circuito em paralelo com o fechamento da chave S2, o que gera uma menor resistência elétrica do que havia antes, permitindo assim um aumento na corrente que passa pelo circuito. 3. Que conclusões podem ser tiradas a partir destas observações? Que um circuito em paralelo possui uma amperagem maior que um circuito em série, devido a maior resistência elétrica que este possui. 4. Em relação às medições do amperímetro na posição AL, quais as diferenças, se houver, que podem ser observadas nas duas situações: chave S2 aberta e chave S2 fechada? Justifique as diferenças observadas. Quando a chave S2 estava aberta a corrente apresentava um valor um pouco maior, e depois que fechada a corrente observada no amperímetro mostrou uma pequena redução, muito provavelmente pela presença de um circuito em paralelo, onde está presente a diferença entre as correntes. 11 5. Compare os valores medidos em A e em AL nas duas situações: chave S2 aberta e chave S2 fechada. Explique o motivo dos resultados observados. Com a chave S2 aberta, os valores não se mostraram muito diferentes quando comparados ao caso de quando a mesma chave em ambos os casos está fechada, criando assim um circuito em paralelo. Essa diferença se deve ao fato que na posição A o amperímetro está medindo a amperagem de todo o circuito, enquanto que na posição AL ele só está medido a amperagem da corrente que passa pelo trecho em que ele está presente. 6. Que símbolo e unidade de medida são usadas para corrente elétrica? A unidade da corrente elétrica é o Ampère, em homenagem ao físico André-Marie Ampère, e seu símbolo é o “A. cdeam Realce cdeam Nota O Simbolo da corrente elétrica é o I. 12 CONSIDERAÇÕES FINAIS Nestes experimentos, foi possível desenvolver atividades relacionadas à tensão e corrente aplicadas em um circuito em série e paralelo, respectivamente. Pôde-se observar, através dos multímetros, a tensão total do circuito e a tensão medida em cada lâmpada que diminuiu pela metade com a abertura da chave S1, devido à formação do circuito em série. Observou-se também, no quinto experimento, que com o fechamento da chave S2, houve uma parcial redução da corrente medida na lâmpada, isto porque, desta vez, o circuito passou a ter associação paralela. Pode-se concluir, finalmente, que a associação dos elementos (série/ paralelo) influencia significativamente nos valores de corrente e tensão aplicados em um circuito. 13 REFERÊNCIAS ALEXANDER, Charles K; SADIKU, Matthew N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. xxii, 874 p. GUSSOW, Milton. Eletricidade básica. São Paulo, SP: Bookman, 2009. 571 p.
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