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Pró-reitoria de EaD e CCDD 1 Disciplina de Eletricidade Atividade Prática de Eletricidade OBJETIVO Essa atividade tem como intuito colocar em prática todos os conceitos abordados na disciplina de eletricidade, como lei de Ohm, leis de Kirchhoff, divisor de tensão, divisor de corrente, funcionamento de resistores, capacitores e indutores. MATERIAL UTILIZADO Para a realização dos experimentos será utilizado o simulador online de circuitos MultiSIM Live, cujo acesso deverá ocorrer através do site: www.multisim.com. Com intuito de aprendizagem, recomendo que acessem ao site https://circuits.io/ e utilizem o AUTO DESK CIRCUITS para simular os circuitos utilizando uma protoboard e entender o funcionamento da mesma. Também será utilizado os seguintes componentes e equipamentos do Kit Didático Thomas Edson: Componentes Quantidade Material Utilizado Kit Número da Caixa Código Uninter 4 Resistores Edison 5 0110025 a 011034 1 Kit de cabos rígidos 22AWG Edison 6 0101070 Equipamentos / Ferramentas Quantidade Descrição Kit Número da Caixa Código Uninter 1 Multímetro Edison 1 0101001 1 Adaptador AC Edison 3 0101003 1 Fonte Ajustável Edison 3 0101004 1 Protoboard Edison 2 0101002 Pró-reitoria de EaD e CCDD 2 Disciplina de Eletricidade TERMO DE RESPONSABILIDADE (DISCLAIMER): Os danos que os dispositivos e componentes possam vir a sofrer por falta de leitura dos documentos aqui indicados e cumprimento das recomendações contidas nos mesmos são de total responsabilidade do aluno. Multímetro Fonte Ajustável LEITURA: manual do multímetro, disponível no AVA. CAPACITAÇÃO: é obrigatório assistir aos vídeos de capacitação do multímetro, disponível no AVA. Alimentação: Transformador Fonte: Fonte Ajustável Montagem: Realizar a montagem de acordo com o descrito no roteiro de experimento. MONTAGEM EM PROTOBOARD A configuração de ligações de um protoboard é mostrada abaixo: Figura 1: Protoboard O protoboard é organizado em linhas numeradas e colunas identificadas por letras. Nas bordas do protoboard estão as colunas com conexões de distribuição de alimentação, sendo a tensão positiva (VCC) identificada pela cor vermelha e pelo símbolo +, e a referência do circuito (GND) identificada pela cor azul e pelo símbolo -, conforme a figura abaixo. ASSISTA AO VIDEO “EDSON: CAIXA 2” NA AULA “CONHECENDO O MYLAB EDSON” DISPONÍVEL NO AVA. Pró-reitoria de EaD e CCDD 3 Disciplina de Eletricidade EXPERIÊNCIA 1: LEI DE OHM Dado o circuito abaixo da figura 1, obtenha a corrente I utilizando a lei de Ohm. Figura 2: Montagem do circuito elétrico para observação da lei de Ohm Considere a tensões e resistências indicadas na tabela 1 (item E) e preencha a mesma conforme solicitado nos itens a seguir. A) Calcule os valores teóricos da corrente para cada um dos casos indicados na tabela. B) Utilizando o MultiSIM, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e resistência, conforme indicado na tabela. C) Realize os seguintes procedimentos experimentais: NOTA: Incluir fotos de todos os circuitos montados no relatório! Antes de iniciar os testes seguintes, ler o Termo de Responsabilidade disponível na página 2 e assistir aos vídeos disponibilizados no AVA. I Multímetro Pró-reitoria de EaD e CCDD 4 Disciplina de Eletricidade 1. Utilizando uma chave Philips, conecte os fios do adaptador 15V/1.0A na fonte de tensão ajustável. Observe na placa a indicação “IN” (entrada em inglês). Na entrada da fonte ajustável existe uma ponte de diodos retificadoras, por isso não há necessidade de verificar a polaridade dos fios do adaptador 15V/1,0A. Figura 3: Conexão da fonte de tensão ajustável Adaptador 15V/1,0A Fonte de tensão ajustável IN (Entrada) OUT (Saída) + _ Pró-reitoria de EaD e CCDD 5 Disciplina de Eletricidade 2. Com o auxílio do multímetro meça a tensão de saída da fonte de tensão ajustável. Coloque o multímetro no modo tensão, escala 20V e com as pontas de prova meça os terminais de saída da fonte de tensão ajustável. Observe na placa a indicação “OUT” (saída em inglês) e a polaridade dos terminais, conforme indicado abaixo. Figura 4: Ajuste de tensão na fonte Pontas de prova conectadas no modo tensão Chave seletora no modo tensão Potenciômetro para ajuste de tensão + - Pró-reitoria de EaD e CCDD 6 Disciplina de Eletricidade 3. Monte o circuito da figura 1 no protoboard, conforme indicado abaixo: Figura 5: Circuito montado no protoboard 4. Com o multímetro medir a corrente I. ATENÇÃO: Para medir CORRENTE elétrica em um circuito, o multímetro deve ser sempre conectado em SÉRIE com o circuito. Nunca tente medir corrente elétrica em paralelo, correndo o risco de queimar o equipamento. Coloque o multímetro no modo corrente, abra o circuito e conecte as pontas de prova de forma que o multímetro fique em série com o resistor, conforme indicado na figura. Pró-reitoria de EaD e CCDD 7 Disciplina de Eletricidade Figura 6: Realizando a medida de corrente elétrica do circuito D) Calcule o erro experimental: %𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑥100 Pontas de prova conectadas no modo corrente Chave seletora no modo corrente Multímetro conectado em série com o circuito Pró-reitoria de EaD e CCDD 8 Disciplina de Eletricidade E) Preencha a tabela 1 com os valores obtidos. V1 (V) R1 I (A) %Erro A Teórica calculada B Simulada no MultiSIM C Experimental utilizando o kit D Erro experimental %Erro 5 560 Ω 10 560 Ω 5 100 kΩ 10 100 kΩ Tabela 1: Circuito F) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Pró-reitoria de EaD e CCDD 9 Disciplina de Eletricidade EXPERIÊNCIA 2: DIVISOR DE TENSÃO Dado o circuito a seguir, obtenha as tensões nos resistores R1 (VR1), R2 (VR2) e R3 (VR3) e a corrente I. Figura 7: Montagem do circuito para o experimento de divisor de tensão A) Calcule o valor teórico de cada uma das tensões e corrente solicitadas. Valores Teóricos V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 2 5 7 10 Tabela 2: Tabela de resultados teóricos I Pró-reitoria de EaD e CCDD 10 Disciplina de Eletricidade B) Utilizando o MultiSIM, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e preencha a tabela. Figura 8: Conexão do multímetro para realizar as medições do experimento Valores Simulados V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 2 5 7 10 Tabela 3: Resultados obtidos por simulação Multímetro (I) Multímetro (V1) Multímetro (V2) Multímetro (V3) Pró-reitoria de EaD e CCDD 11 Disciplina de Eletricidade C) Realize os seguintes procedimentos experimentais: NOTA: Incluir fotos de todos os circuitos montados no relatório! 1. Monte o circuito conforme indicado. 2. Com o adaptador 15V/1.0A conectado à fonte de tensão ajustável, conforme indicado na experiência1, ajuste a fonte para a tensão desejadas. 3. Conecte a fonte de tensão ajustável ao circuito. Figura 9: Circuito com resistores em série montado no protoboard 4. Com o auxílio do multímetro, meça as tensões elétricas solicitadas. Coloque o multímetro no modo tensão e posicione as pontas de prova do multímetro em paralelo com cada um dos três resistores. Veja na figura 10 como o multímetro deve ser posicionado no circuito. ATENÇÃO: Para medir TENSÂO elétrica em um circuito, o multímetro deve ser sempre conectado em PARALELO com o circuito ou componente. Nunca tente medir corrente elétrica em série, correndo o risco de queimar o equipamento. Pró-reitoria de EaD e CCDD 12 Disciplina de Eletricidade Figura 10: Realização das medidas de tensão do circuito série 5. Meça a corrente elétrica com o auxílio do multímetro. Posicione a chave seletora no modo corrente, abra o circuito e conecte as pontas de prova do multímetro em série com os resistores, assim como realizado no experimento 1. ATENÇÃO: Para medir corrente elétrica em um circuito elétrico, o multímetro deve ser sempre conectado em SÉRIE com o circuito. Nunca tente medir corrente elétrica em paralelo, correndo o risco de queimar o equipamento. Pontas de prova do multímetro em paralelo com o resistor Pró-reitoria de EaD e CCDD 13 Disciplina de Eletricidade Valores Experimentais V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 2 5 7 10 Tabela 4: Valore obtidos experimentalmente D) Calcule o erro experimental: %𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝑉𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑉𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑥100 %Erro V1 (V) %EVR1 %EVR2 (V) %EVR3 (V) %Ecorrente 2 5 7 10 Tabela 5: Cálculo do erro experimental E) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Pró-reitoria de EaD e CCDD 14 Disciplina de Eletricidade EXPERIÊNCIA 3: DIVISOR DE CORRENTE Dado o circuito a seguir, obtenha as correntes em cada um dos ramos. Figura 11: Montagem do circuito para o experimento de divisor de corrente A) Calcule a tensão teórica de cada uma das tensões e corrente solicitadas. Valores Teóricos V1 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 2 5 7 10 Tabela 6: Valores de corrente elétrica calculadas IR1 IR2 IR3 Pró-reitoria de EaD e CCDD 15 Disciplina de Eletricidade B) Utilizando o MultiSIM, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e preencha a tabela. Figura 12: Conexão do multímetro no circuito para obter os valores de corrente Valores Simulados V1 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 2 5 7 10 Tabela 8: Valores de corrente elétrica obtidas por simulação Pró-reitoria de EaD e CCDD 16 Disciplina de Eletricidade C) Realize os seguintes procedimentos experimentais: NOTA: Incluir fotos de todos os circuitos montados no relatório! 1. Monte o circuito conforme indicado 2. Com o adaptador 15V/1.0A conectado à fonte de tensão ajustável, ajuste a fonte para a tensão desejadas. 3. Conecte a fonte de tensão ajustável ao circuito. Figura 13: Circuito com resistores em paralelo montado no protoboard 4. Meça a corrente elétrica solicitadas. Abra o circuito e conecte o multímetro em série com cada um dos resistores. ATENÇÃO: Para medir corrente elétrica em um circuito elétrico, o multímetro deve ser sempre conectado em série com o circuito. Nunca tente medir corrente elétrica em paralelo, correndo o risco de queimar o equipamento. Pró-reitoria de EaD e CCDD 17 Disciplina de Eletricidade Valores Experimentais V1 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 2 5 7 10 Tabela 9: Valores de corrente obtidas experimentalmente D) Calcule o erro experimental: %𝐸𝑟𝑟𝑜 = 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑥100 %Erro V1 (V) %EIR1 %EIR2 (V) %EIR3 (V) 2 5 7 10 Tabela 10: Cálculo do erro experimental E) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Pró-reitoria de EaD e CCDD 18 Disciplina de Eletricidade EXPERIÊNCIA 4: FORMAS DE ONDA Utilizando o simulador MultiSIM, montar os circuitos das figuras abaixo e verificar as formas de onda da tensão da fonte e da corrente que circula nos circuitos. Apresente as formas de ondas obtidas e descreva e justifique os resultados observados. A) Resistor Figura 14: Circuito para verificar a forma de onda da tensão e corrente em um resistor Ajustar a forma de onda no simulador conforme a imagem abaixo: Pró-reitoria de EaD e CCDD 19 Disciplina de Eletricidade B) Capacitor Figura 15: Circuito para verificar a forma de onda da tensão e corrente em um capacitor Ajustar a forma de onda no simulador conforme a imagem abaixo: Pró-reitoria de EaD e CCDD 20 Disciplina de Eletricidade C) Indutor Figura 16: Circuito para verificar a forma de onda da tensão e corrente em um indutor (o resistor foi adicionado ao circuito apenas para evitar problema de cálculo do simulador) Ajustar a forma de onda no simulador conforme a imagem abaixo: Pró-reitoria de EaD e CCDD 21 Disciplina de Eletricidade EXPERIÊNCIA 5: ANALISE DE CIRCUITO A) Calcule as correntes que circulam nas fontes de tensão V1 e V3. Após o cálculo, simule o circuito no software MultiSIM para conferir os resultados obtidos. Apresente todos os cálculos e a tela de simulação com os resultados obtidos. Figura 17: Circuito elétrico Pró-reitoria de EaD e CCDD 22 Disciplina de Eletricidade B) Calcular as tensões dos nós PR1, PR2 e PR3 manualmente. Após o cálculo, simular o circuito para conferir os resultados obtidos. Apresente todos os cálculos e a tela de simulação com os resultados obtidos. Figura 18: Circuito elétrico
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