Relatório 1 Voltímetro

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE APUCARANA 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
JOÃO DONIZETE DELFINO JUNIOR 
LUCAS MEZZOMO FRANCO 
RAFAEL UEZU 
 
 
MATERIAIS E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
MANUSEIO DE EQUIPAMENTOS PARA MEDIÇÕES DE 
GRANDEZAS EM CIRCUITOS ELÉTRICOS 
 
 
 
 
 
 
 
APUCARANA 
2018 
 
 
JOÃO DONIZETE DELFINO JUNIOR 
LUCAS MEZZOMO FRANCO 
RAFAEL UEZU 
 
 
RELATÓRIO DE MATERIAIS E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS 
ATIVIDADE PRÁTICA 1 
MANUSEIO DE EQUIPAMENTOS PARA MEDIÇÕES DE 
GRANDEZAS EM CIRCUITOS ELÉTRICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
APUCARANA 
2018 
Relatório de Materiais e Equipamentos 
Elétricos - Atividade Prática 1. Manuseio 
de Equipamentos para Medições de 
Grandezas em Circuitos Elétricos. Curso 
de Engenharia Elétrica da Universidade 
Tecnológica Federal do Paraná. 
 
 
SUMÁRIO 
1.INTRODUÇÃO.......................................................................................4 
2.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.............................................................5 
 2.1.O MULTÍMETRO.......................................................................5 
 2.2 MANUSEIO BÁSICO DO MULTÍMETRO..................................6 
 2.3.VALOR DE PICO A PICO E VALOR EFICAZ...........................8 
3.PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL...................................................10 
 3.1.MATERIAIS UTILIZADOS.......................................................10 
 3.2.PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL.......................................10 
4.RESULTADO E DISCUSSÃO.............................................................11 
5.CONCLUSÃO......................................................................................15 
6.REFERÊNCIAS...................................................................................16 
4 
 
1. INTRODUÇÃO 
 Neste trabalho será ressaltado um circuito básico formado por uma fonte e um 
resistor, no qual serão trabalhados os conceitos de medição das grandezas 
envolvidas a partir de um multímetro digital, instrumento de medida indispensáveis, 
capaz de medir valores de tensões, correntes, resistências, capacitância e outras 
grandezas. 
 No estudo de circuitos elétricos, eletrônica analógica e digital, e equipamentos 
elétricos, além de diversos outros temas associados com a eletricidade é essencial o 
entendimento de certos componentes usados frequentemente e a manipulação de 
diversos equipamentos que auxiliam na tarefa. 
5 
 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 Com o intuito de apresentar, relembrar conceitos e técnicas comumente 
usadas para o entendimento do experimento. Este tópico tem por finalidade 
apresentar o que é e como usar um multímetro; Leitura de resistores e alguns 
conceitos sobre corrente alternada. 
2.1. O MULTÍMETRO 
 O multímetro é um instrumento usado regularmente para a realização de 
medidas de ajustes e verificações, que apresentam importante relevância para o 
bom funcionamento do sistema. Conhecido como um dispositivo de várias funções, 
o multímetro proporciona um grande número de medições de diferentes tipos. 
 Uma das funções mais comuns do instrumento é a mensuração de tensões 
de correntes contínuas e de correntes alternadas, intensidade de correntes 
contínuas e correntes alternadas, resistência, além de, claramente, também poder 
obter medidas complementares, como a de capacitância dos capacitores, níveis de 
saída, continuidade em circuitos, condutância, entre outros. 
 Os multímetros podem se dividir em modelos analógicos e digitais. Os 
modelos analógicos têm funcionamento com base em um conjunto de bobinas 
elétricas associadas a um ímã, conhecido como galvanômetro. Quando a corrente 
passa pelo galvanômetro, cria-se um efeito eletromagnético que, juntamente a um 
mecanismo, possibilita a extração de informações de medidas das quais já foram 
citadas. 
 Os multímetros analógicos são comumente formados por: Quadro de escalas, 
seletor de funções, conjunto dos componentes necessários ao funcionamento 
(bobinas, ímãs e outros), involução externo com terminais de ligação e cabos 
providos de pontas de prova e de terminais para a ligação nos terminais do 
instrumento, como é demonstrado na figura 1. 
6 
 
 
Figura 1: Multímetros analógico comumente encontrados 
(Multímetro analógico YX360TRNL TOZZ) 
 Multímetros digitais trabalham diferente dos analógicos, cujo funcionamento é 
dado a partir de amplificadores internos e a circuitos adicionais que transformam os 
valores desejados em sinais digitais. 
 Em geral os multímetros digitais possuem características melhores em 
relação ao analógico. No qual os mais notáveis são a apresentação de dados de 
medição em tela display (numérico) e sua precisão. 
 
Figura 2: Multímetro Digital ET-1110A - MINIPA-ET-1110A. 
2.2. MANUSEIO BÁSICO DO MULTÍMETRO 
 Esta divisão do trabalho tratara de explicar o manuseio de um multímetro para 
medições básicas (tomando como base o multímetro digital), visto que será 
importante compreender tal assunto para o entendimento do trabalho. 
 Conforme a figura 3, em geral o seletor de funções pode ser de botões ou um 
comutador rotativo, que é o habitual, que indicam as características de medição 
7 
 
tanto quanto múltiplos de mesma. Todas as medições necessita de passagem de 
corrente pelo componente ou circuito em exame 
 
Figura 3: Painel rotativo de funções de um multímetro. 
(Multímetro ET-1110A - MINIPA-ET-1110A) 
 Para entendermos como medir tensão e corrente elétrica de um circuito 
consideremos a figura 4, que representa um dos circuitos mais básicos que existe, 
para medirmos a tensão e corrente elétrica é preciso primeiramente escolher a 
opção de voltímetro e amperímetro (DC) pelo seletor. Caso queira medir a diferença 
de potencial elétrico é preciso colocar o multímetro em paralelo com o circuito. 
Enquanto a corrente elétrica, coloca-se em série com o circuito. 
 
Figura 4: Circuito formado por uma fonte de tensão continua e um resistor antes e depois da aplicação do 
multímetro para as medições 
(Fonte: https://www.electronica-pt.com/medidores) 
 Para medirmos valores de resistência é necessário escolhermos a opção de 
ohmímetro e ligarmos os cabos do multímetro diretamente ao resistor, independente 
do lado. 
8 
 
 Visto que uma existe uma categoria frequentemente usada de resistores e 
que possui uma forma distinta de lê-los, identificar seus valores, será explicado 
como ler esses resistores. Comumente existem resistores de 4 e 5 faixas coloridas 
de identificação baseadas em um esquema de cores associados a valores, onde o 
primeiro e segundo valor (talvez o terceiro dependendo do resistor), representa os 
algarismos que expressa a cotação, em quanto a terceira faixa representa o valor 
cujo a cotação será multiplicada e o quarto representa a tolerância (erro), como 
demonstra a figura 5: 
 
figura 5: Tabela de código de cores de resistores 
(Fonte: http://www.pakequis.com.br/p/calculadora-de-codigo-de-cores-de.html) 
 É de estrema importância relembrar, ou ressaltar, a Lei de ohm, que associa a 
diferença de potencial elétrico (𝑉), corrente elétrica (𝐼) e a resistência elétrica (𝑅). 
𝑉 = 𝑅 ∗ 𝑖, (2.2.1) 
que será usada frequentemente neste trabalho. 
2.3. VALOR DE PICO A PICO E VALOR EFICAZ 
 Define-se valor de pico a pico de uma corrente alternada como a diferença 
entre o seu valor máximo e mínimo de sua tensão descrita pela sua forma de onda 
senoidal 
9 
 
𝑉𝑝𝑝 = 𝑉𝑚á𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛 (2.3.1)que se equivale a 
𝑉𝑝𝑝 = 𝑉𝑝 − (−𝑉𝑝) = 2𝑉𝑝 (2.3.2) 
 Considere uma onda senoidal que aparece através de um resistor, a mesma 
produzirá uma corrente de forma senoidal em fase através do resistor. O produto da 
tensão instantânea pela corrente dá a potência instantânea, cuja média durante um 
ciclo resulta numa dissipação média da potência. No que equivale ao resistor 
dissipar calor de mesma maneira em tensão cc. 
 O valor raiz média quadrática (RMS) de uma onda senoidal, é definido como a 
tensão cc que produz a mesma quantidade de calor que a onda senoidal, que é 
𝑉𝑟𝑚𝑠 =
𝑉𝑝
√2
, (2.3.3) 
onde 𝑉𝑟𝑚𝑠 é a tensão RMS e 𝑉𝑝 a tensão de pico da tensão ac. 
10 
 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 Com o objetivo de obter melhores análises e maior compreensão do assunto, 
os procedimentos e instrumentos utilizados no experimento foram apresentados de 
forma sucinta e detalhada. 
 
3.1. MATERIAIS UTILIZADOS 
 Fonte de tenção DC; 
 Variac; 
 Multímetros (2); 
 Resistores com valores nominais: 10K; 1M; 470; 560 (10 unidades cada); 
 Protoboard, fios e cabos. 
 
3.2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 Utilizando o código de cores dos resistores, foram identificados os valores 
nominais dos mesmos. Posteriormente, através de um multímetro, a resistência 
elétrica individual de cada resistor foi obtida e anotada. 
 Um circuito contendo uma fonte DC, um voltímetro (multímetro), um 
amperímetro (multímetro) e uma resistência foi montado. A tensão da fonte foi 
ajustada de maneira a não superar 150 mW e, individualmente, todas as resistências 
foram colocadas no circuito e os dados obtidos no voltímetro e amperímetro 
anotados. 
 A fim de obter uma curva característica, um dos resistores foi escolhido e 
posto no circuito. A tensão foi aumentada gradativamente, os resultados obtidos 
foram anotados. 
 Posteriormente, a tensão da fonte foi ajustada para 25 V e o voltímetro 
(multímetro) na função DC ligado a fonte, a função foi modificada para AC e o 
resultado foi anotado. 
 Por fim, a tensão do variac foi ajustada para 25 V e o voltímetro (multímetro) 
na função AC ligado à fonte, a função foi modificada para DC e o resultado foi 
anotado.
11 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
ANÁLISE DOS RESULTADOS 
 A resistência elétrica individual de cada resistor obtida através do multímetro, 
assim como sua média, variância e desvio padrão foram calculadas e anotadas, 
podendo ser visualizadas na tabela 1. 
 
Tabela 1: Resistores, media, variância e desvio padrão das resistências por eles oferecidas. 
 RESISTORES 
Testes 𝑅1 
(𝑘𝛺) 
𝑅2 
(𝑀𝛺) 
𝑅3 
 (𝛺) 
𝑅4 
(𝛺) 
1 9.88 1.043 460.7 553.9 
2 9.91 0.963 464.6 546.8 
3 9.83 1.037 458.6 546.4 
4 9.88 1.056 464.5 550.7 
5 9.92 1.034 458.6 554.2 
6 9.89 1.006 467.7 549.6 
7 9.88 1.049 469.4 550.7 
8 9.88 1.014 467.9 549.9 
9 9.95 1.052 459.3 550.0 
10 9.83 1.005 468.5 546.7 
Média 
�´� 
9.885 1.026 463.98 549.59 
Variância 
𝝈² 
0.00136 0.00084 18.9129 8.44542 
Desvio 
padrão 
σ 
0.03689 0.02893 4.3489 2.9061 
 
 Após a montagem do circuito (fonte, amperímetro, voltímetro, resistor), os 
dados obtidos através do voltímetro e amperímetro foram anotados e estão 
presentes na tabela 2. 
 
 
 
 
 
 
12 
 
 
Tabela 2: Dados obtidos no voltímetro e amperímetro após submeter todos os resistores ao circuito. 
 RESISTORES 
Testes 𝑅1 
(𝜇𝐴) 
𝑅2 
(𝜇𝐴) 
𝑅3 
 (𝑚𝐴) 
𝑅4 
(𝑚𝐴) 
1 501.5 5.4 10.86 9.12 
2 497.9 5.2 10.66 9.1 
3 501 5.2 10.88 9.04 
4 500.9 5.4 10.66 9.09 
5 500.7 5.3 10.73 9.12 
6 503.7 5.2 10.73 9.14 
7 499.5 5.4 10.63 9.1 
8 502.5 5.3 10.88 9.14 
9 502.6 5.7 10.84 9.09 
10 499.7 5.3 10.81 9.10 
Diferença de 
potêncial 
medido (𝑽) 
 
4.951 
 
5.002 
 
4.979 
 
4.983 
 
 Valor das resistências da tabela 2 obtidas aplicando a lei de ohm. 
Tabela 3: Resistências a partir da lei de ohm. 
Testes 𝑹𝟏 
(𝒌𝜴) 
𝑹𝟐 
(𝑴𝜴) 
𝑹𝟑 
 (𝜴) 
𝑹𝟒 
(𝜴) 
1 9.872 0.926 458.5 546.4 
2 9.943 0.962 467.1 547.6 
3 9.882 0.962 457.6 551.2 
4 9.884 0.926 467.1 548.2 
5 9.888 0.944 464.0 546.4 
6 9.829 0.962 464.0 545.2 
7 9.912 0.926 468.4 547.6 
8 9.853 0.944 457.6 545.2 
9 9.851 0.877 459.3 548.2 
10 9.908 0.944 460.6 547.6 
Média 
�´� 
9.8822 0.9373 461.62 547.36 
Variância 
𝝈² 
0.0011164018 0.0006649 17.750666 3.0560001 
Desvio 
padrão 
Σ 
0.0334126 0.025785655 4.213154 1.7481419 
 
13 
 
 Um resistor de 560 ohms foi escolhido e submetido ao circuito a fim de 
obtermos sua curva característica, os dados obtidos foram anotados e estão 
presentes na tabela 4. 
Tabela 4: Teste para obtenção de curva característica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Ao utilizar o voltímetro na função AC para medir a diferença de potencial da 
fonte o resultado obtido por ele foi zero, assim como o resultado obtido pelo 
multímetro na função DC acoplado ao variac. 
 Após ligar em série a fonte e o variac o resultado obtido pelo multímetro na 
função DC e AC apresentava apenas o valor da fonte ou do variac. 
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 
 Os dados apresentados pela tabela 1 nos permitem observar que os valores 
obtidos através da medição das resistências, assim como a variação destes valores, 
estão dentro do descrito nominalmente pelo código de cores. 
Testes Tensão 
(𝑉) 
Corrente 
(𝑚𝐴) 
0 0 0 
1 0.25 0.46 
2 0.501 0.91 
3 0.752 1.36 
4 1 1.81 
5 1.244 2.25 
6 1.494 2.7 
7 1.747 3.16 
8 1.99 3.59 
9 2.24 4.06 
10 2.489 5.51 
11 2.74 4.96 
12 2.99 5.41 
13 3.238 5.86 
14 3.483 6.31 
15 3.731 6.76 
16 3.99 7.23 
17 4.239 7.68 
18 4.483 8.14 
19 4.732 8.59 
20 4.983 0.05 
𝑛 21 
𝑟 0.999996098503 
𝑅² 0.999992197021 
Covariância 
da amostra 
0.00433153042857 
14 
 
Por sua vez os dados coletados e expostos na tabela 2, serviram para gerados 
apresentados na tabela 3, que, ao ser comparado com a tabela um, apresenta 
resultados extremamente próximos, demonstrando que os resistores são ôhmicos 
visto que a tenção aplicada pelo multímetro é de 9v diferente da aplicada pela fonte 
DC. 
 A partir dos dados apresentados na tabela 4, é possível montar um gráfico de 
diferença de potencial por corrente, o qual pela lei de ohm descreve que o 
coeficiente angular da reta representa o valor da resistência elétrica oferecida pelo 
circuito. 
 
Figura 4: Gráfico (1) Curva característica do resistor. 
 
 Como é possível observar o gráfico gerado ao qual o ajuste da reta é quase 
perfeito, obteve o valor da resistência com uma ótima precisão, visto que 
nominalmente esta é de 560 ± 27,5. 
 Os testes realizados com o multímetro, a fonte e o variac apresentaram o 
resultado esperado, com exceção do teste onde se associava em série a fonte o 
multímetro e o variac. Nesta etapa ocorreu um erro observacional, resultando em 
uma leitura errônea e não condizente com o que era esperado. 
y = 551,12205776x + 0,00331566306466
R² = 0.999992197021
1900ral
1900ral
1900ral
1900ral
1900ral
1900ral
1900ral
1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral 1900ral
15 
 
5. CONCLUSÃO 
Através de um multímetro digital ajustado para a leitura de resistência, foi 
possível constatar a veracidade das informações contidas no código de cores de 
cada resistor proposto para a o experimento. 
Ao obter os dados de referentes à corrente e tensão no circuito proposto, foi 
possível calcular indiretamente o valor da resistênciade cada resistor. Embora os 
valores tenham divergido em relação aos valores obtidos diretamente pelo 
multímetro, os resistores ainda se mantinham na faixa pré-estabelecida pelo seu 
código de cores. 
Ao construir a curva característica, variando a tensão aplicada em um resistor 
de 560 Ω escolhido ao acaso, foi possível determinar novamente a veracidade das 
informações presentes no código de cor de cada resistor. 
Nos testes utilizando a variac, os resultados esperados foram obtidos. Porém, 
no experimento no qual se associava em série a fonte de bancada e a variac, houve 
um erro sistemático durante a montagem resultando em informações errôneas a 
respeito do experimento proposto. 
 
16 
 
6. REFERÊNCIAS 
 MALVINO, Albert Paul. Eletrônica: Vol. 1. Makron, São Paulo, 1997. 
 HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; KRANE, Kenneth S. Física. Vol. 
3 . Grupo Gen-LTC, 2000. 
 YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Sears e Zemansky-Física III-
Eletromagnetismo, 10a Edição. 2004. 
 Eletrônica passo a passo: Vol. 1. Ediciones N. L: Editora nova cultural 
LTDA. São Paulo. 1994.