fisica experimental voltimetro e amperimetro

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/UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ-UFC
CENTRO DE TECNOLOGIA
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
PRÁTICA 11: VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO
 
 
JOSÉ WEDNEY PEREIRA GOMES
Prof. Dr. ANILTON FILHO 
TURMA- 05A
FORTALEZA – CEARÁ
/201/3
�
PRÁTICA 11: VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO
 
Trabalho prático apresentado como requisito parcial para avaliação da disciplina Física Experimental para Engenharia do Curso de Engenharia Civil sob a orientação do Prof. Dr. Anilton Filho.
	
FORTALEZA – CEARÁ
/201/3�
SUMÁRIO
Páginas
1. Objetivo............................................................................................................3
2. Material............................................................................................................3
3. Introdução........................................................................................................3
4. Procedimento...................................................................................................4
5. Questionário.....................................................................................................7
6. Conclusão......................................................................................................10
7. Bibliografia básica..........................................................................................10
1. Objetivo 
Conhecer e utilizar as funções do 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.
 	
2. Material
Fonte de tensão regulável;
Placa de circuito impresso;
Resistores (Rx e tábua com 5 resistores iguais em série);
Potenciômetro (10 KΩ);
Multímetro digital (dois);
Garras jacaré (duas);
Cabos (cinco).
3. Introdução
Na prática que se segue aprenderemos a utilizar as funções voltímetro e amperímetro de um multímetro digital. Especificamente para este experimento utilizaremos dois multímetros digitais da marca H.G.L, modelo CE 2000N.
3.1. Voltímetro
O voltímetro é um aparelho utilizado para medir tensões elétricas em circuitos, tensões estas que podem ser contínuas (DC) ou alternadas (AC). As tensões elétricas, ou voltagem, são definidas como a diferença de energia potencial elétrica entre dois pontos (medida em volts), ou melhor, a tensão é a integral de caminho percorrido pelo campo elétrico, ou seja:
 
Onde Rv e Rcom são as posições entre as quais se deseja determinar a diferença de energia potencial elétrica (tensão).
Como todo dispositivo eletroeletrônico necessita de energia elétrica para funcionar as fontes de tensão foram criadas para os dispositivos captarem a energia de que necessitam para seu funcionamento. Nesta prática a ênfase foi dada a dois tipos principais de fontes de tensão, a alternada e a contínua, fornecidas por uma fonte de tensão regulável.
3.1. Amperímetro 
O amperímetro é um equipamento utilizado para a medição de corrente elétrica. A corrente elétrica ou simplesmente, corrente, pode ser definida como o movimento ordenado de partículas eletricamente carregadas e sua intensidade pode ser medida pela razão entre a quantidade de carga que atravessa uma seção transversal do corpo eletricamente carregado (onde se deseja medir a corrente) por um intervalo de tempo desejado. A corrente é medida em Coulomb por segundo (C/s), ou Ampére: 
 
No experimento que realizado foi utilizado um multímetro digital cujo amperímetro apresenta 5 escalas diferentes de corrente contínuas ou alternadas.
4. Procedimentos
4.1. Utilizando o voltímetro 
 
Escalas do Voltímetro
 4.1.1 Anote as escalas DC do voltímetro de sua bancada: 
Medidas de Tensão contínua
4.1.2 Meça as tensões entre os pontos do circuito da sua bancada de acordo com o indicado na Tabela 1. Anote o valor medido e a escala do voltímetro utilizado;
	TABELA 1 - MEDIDAS DE TENSÃO
	
	V01
	V02
	V03
	V04
	V05
	VALOR MEDIDO
	2,05
	3,44
	5,95
	9,04
	9,99
	ESCALA UTILIZADA
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
	
	V15
	V12
	V23
	V34
	V45
	VALOR MEDIDO
	7,92
	1,39
	2,50
	3,09
	0,95
	ESCALA UTILIZADA
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
4.1.3 Verifique se 
:
	 V05 = 9,99V E V01+V12+V23+V23+V34+V45 = 9,96 V 
	
 
Divisor de Tensão 
4.1.4 Meça com um Ohmímetro a resistência do resistor Rx = 9,93 KΩ medidos na escala 20 K Ω;
4.1.5 Fixe a tensão da fonte em 10 V (verifique com o voltímetro) e depois monte um circuito como resistor Rx fornecido e o potenciômetro de 10k Ω;
4.1.6 Ajuste o potenciômetro de acordo com os valores indicados na tabela 2 e meça a potencia sobre o potenciômetro, Vab.
	TABELA 2 - VALORES DE TENSÃO 
	VRx (V)
	9
	7
	5
	4
	VAB (V)
	0,96
	2,96
	4,97
	-
Medidas de Tensão alternada
Ajusta-se o multímetro para medir tensão alternada, o valor medido será a tensão Vrms que é igual à Vp/, onde Vp é a tensão de pico máximo, essa tensão de pico é uma tensão constante que aplicado a um mesmo resistor que a senoidal em questão, produziria a mesma dissipação de potência.
Meça as tensões das tomas da mesa e e saídas AC da fonte e indique na tabela 3 Vrms e Vp e as escalas utilizadas nas medições.
	TABELA 3 - MEDIDAS DE TENSÃO ALTERNADA (AC)
	 
	Vnominal (V)
	Escala (V)
	Vrms (V)
	Vpico (V)
	TOMADA DA MESA (1)
	220
	1000
	215
	304,06
	SAÍDA DA FONTE (1)
	6
	20
	6,02
	8,51
	SAÍDA DA FONTE (2)
	12
	20
	12,05
	17,04
4.2. Utilizando o Amperímetro 
4.2.1 Anote as escalas do amperímetro de sua bancada: 
 
4.2.2 Monte um circuito de maneira a poder medir a corrente através de um resistor R ligado à fonte de tensão fornecida. Deve-se atentar que as pontas de prova do amperímetro devem ser ligadas em série;
4.2.3 Ajuste a tensão na fonte de modo que sobre o resistor de 330 K Ω seja aplicada a cada uma das tensões sugeridas na tabela 4. Anote as correntes correspondentes as tensões efetivamente aplicadas.
	TABELA 4 - MEDIDA DE CORRENTE X VOLTAGEM
	Vsugerida (V)
	Vaplicada (A)
	I (μA)
	V/I (Ω)
	2
	2,01
	6,00
	0,34
	4
	3,99
	12,00
	0,33
	6
	6,00
	18,10
	0,33
	8
	7,99
	24,10
	0,33
	10
	10,00
	30,20
	0,33
Corrente em função da resistência
4.2.4 Meça as resistências R1, R1 + R2, R1 + R2 + R3, etc como disposto na tabela 5.
4.2.5 Verifique se a tensão da fonte está ajustada para 10 V. Confira com o voltímetro;
4.2.6 Monte um circuito com o amperímetro disposto em série com os resistores;
	TABELA 5 - CORRENTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA
	RESISTORES
	Rmedido (Ω)
	I ( μA)
	R1
	330 KΩ
	30,20
	R1+R2
	665 KΩ
	15,00
	R1+R2 +R3
	1MΩ
	10,00
	R1+R2 +R3+R4
	1,34 MΩ
	7,50
	R1 + R2 + R3 + R4 + R5
	1,67 MΩ
	6,00
5 - Questionário 
1 – Indique a escala do multímetro que você utilizaria para medir as seguintes tensões:
a) Arranjo de 6 pilhas comuns em série 
	Resp.: Sabendo que resistência de uma pilha é Rp = 1,5 V e que R1 = R2=R3=R4=R5=R6=Rp
	Rt = R1+R2 + ... + R6 = 6Rp = 6*1,5 = 9 V uma escala de 10 V do multímetro já seria suficiente para medir com precisão a resistência das seis pilhas.
 
b) Alimentação do chuveiro elétrico 
	Resp.: Supondo um chuveiro elétrico de 5500W/127V, uma escala de 200V no multímetro já seria suficiente para medir essa voltagem.
c) Bateria de um automóvel 
	Resp.: Considerando a tensão de 12 V que é a tensão da maioria das baterias dos automóveis, uma escala de 20 V é mais adequada para se medir com o multímetroutilizado nesta prática.
2 – Considere o circuito ao lado onde R1 = 100 Ω, R2 =R3= R = 200 Ω. Sabendo que a fonte está regulada em 10 V, determine a voltagem a que está submetido cada um dos resistores R1, R2 e R3 
Resp.: Observando a figura acima vemos que R2 E R3 estão associados em paralelo, então concluísse que a voltagem a que estão submetidos é 10 V. Já R1, está associado em série com Req, que é a resistência equivalente a associação em paralelo de R2 com R3. Para o cálculo de Req temos:
1/Req = 1/R1+ 1/R2 => Req= (R1*R2)/(R1+R2) = R²/2R = R/2 => Req = 100 Ω
Vi = Ri.Ii => I2 = V2/ R2 => 10/200 => I2 = I3 = 0,05 A e Ieq = (I2 * I3)/ (I2+ I3) = 0,025A
Veq = Req* Ieq = 2,5 V
Para a associação em série de R1 com Req temos para esse tipo de associação a seguinte premissa Ii = Ij, onde Ii = I1 e Ij = Ieq, ou seja:
I1 = Ieq = 0,025 A
Então R1 estará submetido à tensão:
V1 = R1* Ieq = 100 * 0,025 => 
V1 = 2,5 V
3 – Calcule qual seria a resistência necessária do potenciômetro usado no procedimento 1.7 para se obter uma tensão de 4 V sobre Rx : 
 
Resp.: O valor da tensão necessária para o potenciômetro deve ser maior que a fornecida pela fonte, ou seja no mínimo Rab>10.
4 – Considere o circuito esquematizado ao lado, onde E = 10 V, R1 = 10 KΩ, R2 = 500 Ω e R3 = 10Ω. Desenhe o circuito mostrando como você ligaria um amperímetro para medir a corrente a) em E b) em R1 c) em R3.
a) c)
 
b)
6 – Faça o gráfico de V x I com os resultados da Tabela 4.
GRÁFICO DE V x I
7 – Faça o gráfico de I x R com os resultados da Tabela 5.
GRÁFICO DE I x R
6. Conclusão 
Nesta prática podemos ver o funcionamento de um equipamento muito importante para a área de eletroeletrônicos, bem como pudemos também rever conceito de tensão, corrente e resistência elétricas, conceitos estes que hoje em dia são de grande vali para muitas áreas de aplicações, que vão desde da criação de pequenos circuitos, até o dimensionamento grandes projetos elétricos que contribuem bastantes para o desenvolvimento o desenvolvimento e conforto da humanidade.
7. Bibliografia 
 
D. e Resnick, R., Merril, J. Fundamentos de Física, Vol. 3 livro técnico e Científico, Editora Ltda. Rio de Janeiro, 1991;
DIAS, Nildo Loiola. Roteiros de aulas práticas de física. Universidade Federal do Ceará, 2010;
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