Laboratório de Medidas e Materiais Elétricos Aula 01

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Laboratório de Medidas e Materiais Elétricos– Aula 01 
 
 
Objetivos: 
 
– Conhecer o componente resistor; 
– Aprender a usar o código de cores para ler o valor nominal de um resistor; 
– Utilização do Protoboard; 
– Aprender a usar o ohmímetro para medir resistência elétrica; 
–Aplicar a relação V = R. I (1ª Lei de Ohm); 
– Aprender a usar o voltímetro para medir a tensão elétrica; 
– Aprender a usar o amperímetro para medir a corrente elétrica; 
– Montagem de circuitos com componentes semicondutores. 
 
 
1 – Resistor 
 
Resistores –são componentes utilizados em eletrônica com a finalidade de limitar a passagem de corrente elétrica, a essa 
oposição damos o nome de resistência elétrica, que tem como unidade o Ohm (Ω). 
 
Características dos Resistores: 
 
a) Resistência ôhmica –é o valor específico de resistência do componente. Os resistores são fabricados em valores 
padronizados, estabelecido por norma, nos seguintes valores base: 
 
10 – 12 – 15 – 18 – 22 – 27 – 33 – 39 – 47 – 56 – 62 – 68 - 82 
 
A faixa completa de valores de resistência se obtém multiplicando-se os valores base por: 0,01 – 0,1 – 1 – 10 – 100 – 1K – 
10 K – 100K 
 
b) Percentual de tolerância – os resistores estão sujeitos a diferenças no seu valor específico de resistência, devido ao 
processo de fabricação. Estas diferenças situam-se em cinco faixas: 
 
 Mais ou menos 20% de tolerância; 
 Mais ou menos 10% de tolerância; 
 Mais ou menos 5% de tolerância; 
 Mais ou menos 2% de tolerância; 
 Mais ou menos 1% de tolerância. 
 
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2 – Protoboard 
 
Objetivo: 
 
Apresentação do protoboard e sua utilização; 
 
Protoboard ou Matriz de Contatos é um equipamento que permite interconectar dispositivos eletrônicos tais como 
resistores, diodos, transistores, circuitos integrados etc. 
Esta placa para protótipos é usada para as montagens de circuitos temporários, sem o uso de soldas. Os terminais dos 
componentes são introduzidos nos orifícios da placa, a qual se incumbe das conexões básicas. 
 
Como usar o Protoboard: 
 
1) A fila horizontal superior e inferior geralmente é utilizada para ligar a alimentação; 
 
Existem duas filas horizontais, uma na parte superior e outra na parte inferior. Todos os furos da fila horizontais superior 
estão interligados entre si, o mesmo ocorre com a fila horizontal inferior, de forma independente. 
 
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Os furos desta linha estão interligados 
e são utilizados para alimentação
Os furos desta linha estão interligados 
e são utilizados para alimentação
 
 
2) A região central da matriz de contato é dividida em filas verticais que contém cinco furos que são interligados 
eletricamente entre si. Assim todos os furos de uma mesma fila estão interligados entre si. 
 
 
 
Furos interligados 
verticalmente, de 5 em 5
 
 
 
3 – Lei de Ohm: 
 
Introdução: 
 
A lei de Ohm estabelece a relação que existe entre a tensão e a corrente em um resistor. Esta lei, juntamente com as leis 
de Kirchhof, permite calcular a tensão e a corrente em qualquer parte de um circuito elétrico. 
 
Dado o circuito a seguir: 
 
RV
I
 
 
Definição: 
 
A lei de Ohm estabelece que a tensão em um resistor é diretamente proporcional á corrente que atravessa o 
mesmo, sendo que a constante de proporcionalidade entre a tensão e a corrente é a resistência do resistor. 
 
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Esta lei é de fundamental importância para o estudo da eletricidade, e tudo que se desenvolveu posteriormente segue seu 
princípio. 
 
 
Considere um resistor R submetido a uma tensão V e a uma corrente I. 
 
R
I
VR
 
 
 
Sabe-se que por ser um elemento passivo, a corrente I e a tensão VR no resistor R terão direções contrárias. 
 
 
4 – Multímetro 
 
 
 
O multímetro (ou multiteste) é um aparelho que permite a medida de diferentes grandezas elétricas, geralmente corrente, 
voltagem e resistência elétrica. A posição da chave seletora (em alguns modelos localizada no centro do aparelho e 
rotativa) identifica que tipo de medida será efetuada. A posição é identificada pela unidade da medida indicada; tensões 
contínuas (DC-V), tensões alternadas (AC-V), correntes contínuas e resistências elétricas (Ω) em diferentes escalas. 
Alguns multitestes são ainda capazes de medir frequência de onda alternada, capacitância, indutância e ganho de 
transistor. 
 
Considerações gerais para o uso correto de um multímetro 
 
As seguintes precauções deverão ser tomadas para evitar danos ao aparelho: 
 
a) Quando medir uma voltagem ou corrente, dentre as escalas destinadas à medida da grandeza em questão, escolha 
sempre a escala mais elevada. Depois, se for o caso, selecione uma escala mais baixa e adequada a uma leitura mais 
precisa. 
 
b) Observe a polaridade quando medir tensões ou correntes contínuas: o polo positivo da fonte deve ser ligado à ponteira 
positiva do multímetro. 
 
c) No modo Ohmímetro o multiteste utiliza uma fonte de corrente interna. Nunca meçaresistência elétrica em um circuito 
que esteja sendo alimentado por uma fonte de tensão. Desligue, antes, a fonte e um dos bornes do resistor (se 
necessário, para isolá-lo). O uso incorreto desta função poderá danificar o aparelho. 
 
d) Não pratique "roleta-russa" com o multiteste enquanto ele estiver ligado, isto é, não gire o seletor através de escalas 
muito baixas nas quais o aparelho possa ser danificado por excesso de voltagens (correntes). 
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e) A chave rotativa deve ser posicionada na função de medida adequada antes de se conectar as pontas de prova ao 
dispositivo a ser testado. Assegure-se de desconectar as pontas de prova dos pontos de teste antes de mudar a chave 
rotativa para uma nova função ou faixa. 
 
Medir Resistência 
 
Um ohmímetro mede a resistência de um resistor, o componente precisa ser desconectado do circuito ao qual está ligado 
para ter a sua resistência medida por um ohmímetro em paralelo com o componente. 
 
RΩ IΩ
 
 
 
 
Medir Tensão 
 
Um voltímetro mede a tensão ou a diferença de potencial entre os terminais de um resistor, é preciso conectar o voltímetro 
em paralelo com o resistor. 
 
RV VR 
 
 
 
 
Medir Corrente 
 
Um amperímetro mede a corrente I que o atravessa. Para fazê-lo medir a corrente que atravessa o resistor é necessário 
conectá-lo em série com o componente. 
 
RI
A
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5 – Semicondutores 
 
São materiais que podem apresentar características de isolante ou de condutor. Existem vários tipos de materiais 
semicondutores, os mais comuns e mais utilizados são o Silício (Si) e o Germânio (Ge). 
O material semicondutor mais usado é o silício. 
 
 
Semicondutores tipo N: 
 
O número de elétrons livres é maior que o número de lacunas, neste semicondutor os elétrons são portadores majoritários e 
as lacunas são portadoras minoritárias. 
 
( )
( )
elétrons livres
lacunas
 
 
 
Como os elétrons livres são cargas elétricas negativas, este semicondutor é chamado tipo N. 
 
Semicondutores tipo P: 
 
O número de lacunas é maior que o número de elétrons, neste semicondutor as lacunas são portadoras majoritários e os 
elétrons livres são portadores minoritários. 
 
 
 
( )
( )
elétrons livres
lacunas
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Como as lacunas podem ser consideradas cargas elétricas positivas, este semicondutor é chamado tipo P. 
Os cristais semicondutores N ou P, por conterem impurezas, são também denominados semicondutores extrínsecos. 
 
A técnica de se acrescentar impurezas ao semicondutor para aumentar tanto o número de elétron livres quanto o número de 
lacunas é chamada de dopagem e, por isso, a impureza também é chamada de dopante. 
 
 
a) Diodo Semicondutor 
 
O diodo semicondutor é um componente que apresenta a característica de se comportar como um condutor ou como um 
isolante elétrico dependendo da forma como a tensão seja aplicada a seus terminais. 
 
Uma das aplicações do diodo é na transformação da corrente alternada em corrente contínua. 
 
 
JUNÇÃO PN (Diodo): 
 
O diodo se constitui na junção de duas pastilhas de material semicondutor: uma de cristal do tipo P e outra de cristal do tipo 
N. 
 
(Calor) (Junção PN)
Zona de fusãoP
N
P
N
N
P
 
 
 
 
 
 
Na região da junção alguns elétrons livres saem do material N e passam para o material P, recombinando-se com as 
lacunas das proximidades. 
O mesmo ocorre com algumas lacunas que passam do material P para o material N e se recombinam com os elétrons 
livres. 
Forma-se na junção uma região onde não existem portadores de carga, porque estão todos recombinados, neutralizando-
se. Esta região é denominada de região de depleção, e verifica-se que nela existe uma diferença de potencial 
proporcionada pelo deslocamento dos portadores de um cristal para o outro. 
 
 
A camada de depleção: 
 
P N
Vd
 
Essa barreira de potencial é da ordem de 0,7 V para diodos de silício e de 0,3 V para os diodos de germânio. 
 
Representação de um diodo semicondutor: 
 
 
 
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P
N
=
P
N
Anodo (A)
Catodo (K)
 
 
 
 
 
A identificação dos terminais (anodo e catodo) no componente real pode aparecer de duas formas: 
 
Símbolo impresso sobre o corpo do componente: 
 
Uma barra impressa sobre o corpo do componente, que indica o catodo:
catodo anodo
 
 
 
 
Tensão sobre o Diodo: 
 
A tensão sobre o diodo estabelece a forma como o componente se comporta eletricamente. 
 
A tensão pode ser aplicada ao diodo de duas formas diferentes: 
 
 Polarização direta; 
 Polarização reversa; 
 
- Polarização Direta: 
 
A polarização do diodo é denominada de polarização direta quando o potencial positivo da fonte é ligado no lado P e o 
potencial negativo no lado N. 
 
 
 
E
P N
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
E
 
 
 
Quando um diodo esta polarizado diretamente, entra em condução, permitindo a passagem da corrente elétrica. 
Dizemos que o diodo está em condução ou saturado. 
 
* A seta do símbolo do diodo indica o sentido de circulação convencional da corrente. 
 
 
- Polarização Reversa: 
 
A polarização reversa de um diodo consiste na aplicação de tensão positiva no material N e negativa no material 
P. 
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E
P N
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
E
 
 
 
 
b) Transistor de Junção Bipolar – BJT 
 
O transistor de junção bipolar (condução nos dois sentidos), pelo fato dos portadores lacunas e elétrons participarem do 
processo do fluxo de corrente. Se for utilizado apenas um portador, elétron ou lacuna, o transistor é denominado unipolar 
(FET). 
 É um componente eletrônico constituído por materiais semicondutores, capaz de atuar como controlador decorrente, o 
que possibilita o seu uso como amplificador de sinais ou como interruptoreletrônico. Ele é montado numa estrutura de 
cristais semicondutores, de modo a formar duas camadas de cristais do mesmo tipo intercaladas por uma camada de cristal 
do tipo oposto, que controla a passagem de corrente entre as outras duas. 
Cada uma dessas camadas recebe um nome em relação à sua função na operação do transistor. As extremidades são 
chamadas de emissor e coletor, e a camada central é chamada de base. 
 
 
Existem dois tipos de transistores bipolares: NPN e PNP. 
 
Estrutura Básica 
 
Nas figuras abaixo representamos um circuito T equivalente com diodos, ligados de tal forma a permitir a identificação das 
junções, as quais são: base – emissor e base – coletor (B – E e B – C) 
 
P PN
Base ColetorEmissor
E C
B
PNP
 
 
No transistor PNP a junção a junção dos dois catodos do diodo forma a base, que é negativa, sendo o emissor e o coletor 
positivos. 
 
Simbologia: Transistor PNP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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B
E
C
 
 
Existem dois tipos de transistores bipolares: NPN e PNP. 
 
 
 
Transistor NPN com polarização direta entre base e emissor e polarização reversa entre coletor e base. 
 
 
N NP
E C
B
VBE VCB
Polarização Direta Polarização Reversa
 
Transistor PNP com polarização direta entre base e emissor e polarização reversa entre coletor e base. 
 
P PN
E C
B
VEB VBC
Polarização Direta Polarização Reversa
 
 
Aplicações dos transistores: 
 
- Amplificação de sinal; 
- Chaveamento de sinal; 
- Armazenamento de informação. 
 
 
Tensões e Correntes nos Transistores NPN e PNP 
 
 
 
 
VCB
VBE IE
IC
IB
Transistor NPN
VCE
VBC
VEB IE
IC
IB
Transistor PNP
VEC
 
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6 – Parte Prática 
 
Material necessário: 
– Resistores; 
– Multímetro; 
– Fonte de alimentação variável; 
–Protoboard; 
– Fios jumpers. 
 
Experiência01: Monte o circuito a seguir, adotando a tensão E = 6 V. 
 
R1 
R2 E
I 
R3 
V1 
V3 
V2 
 
 
Experiência 02: 
 
Após efetuar a montagem do circuito no protoboard, utilizando o multímetro (Amperímetro e Voltímetro), insira-o no circuito 
conforme o indicado para realizar as medidas das correntes e tensões. 
 
R1 
R2 E
I 
R3 
V1 
V3 
V2 V
V
V
A
 
 
Preencha o quadro abaixo: 
 
 
I V1 V2 V3 
Parâmetros
Valores
Medidos
Calculados
 
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Experiência 03: 
 
 
a) Monte o circuito a seguir, adotando a tensão E = 10V. 
 
Dados: R1 = 330 Ω, R2 = 470 Ω e R3 = 1 kΩ 
 
E R2 R3 
V3 
V2 
I 
R1 
V1 
 
 
 
 
Sugestão de montagem do circuito no protoboard (ou matriz de contatos): 
 
 
 
 
 
 
 
b) Após efetuar a montagem do circuito no protoboard, utilizando o multímetro (Amperímetro e Voltímetro), insira-o no 
circuito para realizar as medidas das correntes e tensões e, preencha o quadro abaixo: 
 
 
 
 Valor Medido 
I 
 
V1 
 
V2 
 
V3 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Objetivo: Verificar na prática a polarização direta e reversa de um diodo retificador. 
 
A K
catodoanodo
Simbologia:
 
 
 
Teste de Diodos Semicondutores: 
 
Os testes realizados para se determinar as condições de um diodo se resumem a uma verificação da resistência do 
componente nos sentidos de condução e bloqueio. 
 
Utilizando um Multímetro Analógico 
 
Usar a maior escala (x10K ou x1K) e medir o diodo nos dois sentidos. O ponteiro só deve deflexionar num sentido. Como a 
ponta preta está ligada no positivo das pilhas, o ponteiro irá mexer com a preta no anodo. 
 
Observe abaixo: 
 
 
 
 
 
Com o Multímetro Digital:
Usamos a escala e medimos nos dois sentidos.
Num sentido ele indica alguma resistência e no outro nada (aparece apenas o número 1 no visor). 
 
 
Diodos 1N4001 a 1N4007 
 
Quando escolhemos diodos para uma aplicação precisamos levar em conta a corrente máxima que deve conduzir e a 
tensão máxima que aparece no sentido inverso. 
 
 
 
Para o 1N4007: 
 
Informações do data sheet (folha de dados) dos diodos 1N4001 a 1N4007 
 
http://www.datasheetcatalog.com/ 
 
 
Diodo 1N4007: 
 
Corrente Direta Máxima (IDM): 1A 
Tensão Inversa de Pico (VRRM): 1000 V 
 
 
 
 
 
 
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Experiência 04: 
 
 
Monte o circuito abaixo e, meça os valores das correntes indicadas e preencha o quadroabaixo. Dados: E = 10 V , 
R1 = 3,3 kΩ, R2 = 5,6 kΩ e os diodos são de silício. 
 
I3
I2 I1
R1
D1
D2
R2
E
 
 
 
10,0 V
5,6 kΩ 3,3 kΩ
D1I2 I1
I3
D2
Nó
 
 
 
 
 
I1 
I2 
I3 
Valor Calculado Valor Medido
0,212 mA
1,536 mA
1,324 mA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Experiência 05: 
 
Monte o circuito a seguir e determine I, ID1, ID2 e VS , os diodos D1 e D2 são de silício. 
 
 
330 Ω
VS
ID1 ID2
D1 D2
I
I
Valor Calculado Valor Medido
ID1 
ID2 
VS 
28,18 mA
14,09 mA
14,09 mA
0,7 V
VE = 10 V
 
 
 
As três regiões de trabalho de um transistor NPN: 
 
– Na região ativa, a junção emissor - base está polarizada diretamente e a junção base - coletor reversamente; 
– Na região de corte, as duas junções estão polarizadas reversamente; 
– Na região de saturação, as duas junções estão polarizadas diretamente. 
 
Simbologia do Transistor:
Transistor (NPN) Transistor (PNP)
C
E
C
E
BB
 
 
Os transistores normalmente são encontrados em encapsulamento plástico de baixa dissipação ou em encapsulamento 
metálico. 
 
 548
Envólucro TO-92 
 
E B C
Metálico
E B C
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Testando o Transistor com Multímetro 
 
1º Passo: 
 
– coloque o multímetro na escala de medir diodos; 
– Coloque o transistor BC548 com o lado do chanfrado para baixo. 
 
 
 
 
2º Passo: 
 
– coloque as pontas do multímetro nos 'terminais' do transistor 
Baseado nas medições acima podemos tirar as seguintes conclusões: 
 
– o 'terminal' do meio é a base; 
– o transistor é do tipo NPN - Já que é a ponta positiva (vermelha) do multímetro que está polarizando-a; 
– o coletor – como indica a figura (F1). Nesta posição o multímetro indica que não há continuidade entre os 'terminais' 
medidos (Lembre-se estamos testando o transistor BC548, em outros tipos poderá haver continuidade). 
– inverta as pontas do multímetro - como indicado na figura (F2). 
Também nesta posição não haverá continuidade. Como nas duas medições não houve indicação de continuidade, podemos 
afirmar que a base é o 'terminal' do meio. Para ter certeza coloque a ponta vermelha no 'terminal' do meio e, com a ponta 
preta, alterne entre os dois outros "terminais" - como indicado nas figuras (F3 e F4). 
Observe que o multímetro indicará um valor de continuidade nas duas medições (que pode variar entre 500 a 700 ohms) 
– anote cada valor indicado ou memorize, pois será através destes valores que saberemos quem é o coletor e quem é o 
emissor; 
 
é o terminal que apresentou menor valor; 
– o emissor é terminal que apresentou maior valor. 
 
Obs.: 
 
– a diferença ôhmica entre o emissor e coletor é de poucos ohms (fica entre 1 a 10 ohms) - Tipo: Emissor = 715 ohms; 
Coletor = 710 ohms; 
 
– se você fez as medições com o transistor na posição sugerida (lado 'achatado' para baixo com os terminais apontando 
para sua direção), então o coletor é o terminal do lado direito e o emissor o terminal do lado esquerdo (lembrando que 
estamos medindo o transistor (BC548). 
 
 
 
vermelho
preto
 
vermelho
preto
 
 
 
vermelho
preto vermelho
preto
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Experiência 06: (Polarização com Corrente de Emissor Constante) 
 
Monte o circuito abaixo. Meça e anote no quadro os valores de IB, IC e IE, VBE e VCE. 
 
BC548 12 V
330 Ω
100 Ω
IB IC IE
Valor Calculado
VBE VCE
150 kΩ
Valor Medido