3ª Prática experimental

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Instituto Federal Minas Gerais - Campus Ouro Preto
Física Experimental IV
Alunos: Ana Carolina de Lima; 
 Claudio C. Nascimento;
 
 Professor: Daniel Bretas Roa 
Data de entrega: 04/08/2017 
Prática 03: Regras de kirchhoff
1-Introdução:
Gustav Robert Kirchhoff (1824-87), físico alemão, em seus trabalhos e pesquisas, influenciou fortemente o trabalho com a eletrodinâmica, que é a área da física onde se estuda o movimento de portadores e cargas, além das consequências desses deslocamentos. Neste relatório, tratar-se das leis por ele promulgadas, as Leis (ou Princípios) de Kirchhoff. Estas leis baseiam-se tanto no princípio da conservação de energia, quanto no princípio de conservação da carga elétrica e são utilizadas para melhor compreender circuitos elétricos complexos. Para que estas leis possam ser melhores em compreendidas – e, no futuro, mais bem utilizadas – faz-se necessário que antes haja pequeno esclarecimento sobre alguns conceitos pertinentes a este assunto: 
Nó: é um ponto do circuito onde se conectam no mínimo três elementos. É um ponto onde várias correntes se juntam ou se dividem. Na figura acima, caracterizam-se como nós os pontos B e F. Ramo: é um trecho de um circuito compreendido entre dois nós consecutivos. 
Todos os elementos pertencentes ao ramo são percorridos pela m esma corrente elétrica. Aqui os ramos seriam, então, F → E → A → B; B → C → G → F; e B → F.
Malha: é um trecho de circuito que forma uma trajetória eletricamente fechada. Descritas n este caso pelos quadrados formados pelos pontos A, B, F e E; e B, C, G e F. Uma vez tendo compreendido estes três conceitos, pode -se, então, enunciar as duas Leis de Kirchhoff: 
1.1 Leis dos nós (ou princípio das correntes) Com intuito de mais fácil visualização dos fenômenos d escritos por esta e pela lei subsequente, a figura abaixo deve ser observada: 
Em um determinado nó, entra a corrente total do circuito e deste partem as parciais de cada resistor (é o que, na figura a cima, ocorre no nó B: a corrente i 1 é dividida nas correstes parciais i2 e i3 a pós passar pelo nó já citado). Como não há possibilidade d e armazenamento de carga, a que chega ao nó é igual à quantidade de cargas que o deixam. Disto vem a primeira lei, que diz: “A soma algébrica das correntes em um nó é sempre igual a zero.” 
1.2 Lei das malhas (ou princípio das tensões) Segundo Kirchhoff, a soma das elevações de potencial ao longo de um percurso fechado qualquer é igual à soma das quedas de potencial no mesmo percurso fechado. Assim, ao percorrer uma malha fechada, percebe-se que toda a energia entregue às cargas num trecho do circuito elétrico é dissipada num outro trecho. Desta forma, conclui-se a segunda lei, que diz: “A soma algébrica das tensões ao longo de uma malha fechada é nula. ”
Para esta equação, as convenções tomadas são: 
No percurso da malha, quando uma fonte for atravessada na direção da força eletromotriz (negativo para positivo), eleva-se o potencial. Caso contrário, ele diminuirá.
2) Também no percurso da malha, se um resistor for atravessado no mesmo sentido da corrente, o potencial cai. Em sentido contrário à corrente, ele se eleva. 
2-Objetivo:
Determinar as correntes e tensões nos resistores de um circuito por meio das regras de Kirchhoff, assim como a aplicação e melhor entendimento das citadas Leis.
Teórico + experimento
3-Materiais:
Duas fontes de tensão contínua
Multímetro
Painel para canecões
Cabos
Resistores (R1 = R2 = 100 Ὡ E R3 = 200 Ὡ)
4-Procedimento:
R = ! (multímetro)
Dimensionar as correntes em cada elemento do circuito ( Regras de Kirchhff).
Circuito Montado
Figura: 01
Comparando valores: R = 100 KὩ (1º intervalo)
i1= i2 + i3
i1 - i2 –i3 = 0
i1 + i2 - i3 = 0
Medida de cada Resistor: 1º Parte do Experimento.
R1 R2 R3
Código de cores:
R1 = (100 ± 10) Ὡ
R2 = (100 ± 10) Ὡ
R3 = (200 ± 20) Ὡ
Multímetro: 2º Parte do Experimento.
R1 = (101 ± 2) Ὡ
R2 = (101 ± 2) Ὡ
R3 = (205 ± 4) Ὡ
Nós: 1º R de k 
A = i1 - i2 –i3 = 0
B = -I1 + I2 + I3 = 0 * (-1) ⸫ i1 – i2 – i3 = 0
Malhas: 2º R de K
EABFE = - V2 – V1 + ℇ1 = 0
ABCDA = - V2 - ℇ2 + V3 
i1 - i2 –i3 = 0
- V1 – V2 - 2 = 0
- V2 - 1 + V3 = 0
i1 - i2 - i3 = 0
-101i2 – 101i1 – 2 = 0
-101 i2 – 1 + 205 i3
Resultados obtidos na simulação Phet:
V1 = 1,6 v
V2 = 0,4 v
V3 = 1,4 v
Medição: resultados do circuito montado através do multímetro:
V1 = (1,64 ± 0,04) Ὡ
V2 = (0,39 ± 0,01) Ὡ
V3 = (1,45 ± 0,03) Ὡ
Medidas coletadas através do Multímetro
Figura: 02
i1 - i2 –i3 = 0
i1= i2 + i3
2–200 i2–1–200 i2 = 0
1 – 500 i2 = 0
I2 = 1/500
I2 = 0,002 A
V2 = 200*2/1000 = 0,4 v
1+200*2-100I3 = 0
I3 = 14/1000 
V3 = 100*14/1000 = 1,4 v
I1 = 2/1000 + 14/1000 
V1 = 100*16/1000 = 1,6 v.
5.0 Conclusão:
Com as leis de Kirchhoff para as correntes e tensões observa- se que ambos conservam a variável de interesse. A regra dos nós para as correntes e a regra das malhas para as tensões. Com os dados obtidos e discutidos pode-se concluir que experimentalmente, não foram observadas diferenças significativas entre os experimentais e teóricos. A diferença mínima se deve a queda de potencial, no caso das regras das malhas, à medida que a carga atravessa o resistor ou uma força eletromotriz.
6.0 Referencias:
Disponível em < https://pt.wikipedia.org/wiki/Leis_de_Kirchhoff >. Acesso em 23/08/17