1º relatório eletricidade

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
CAMPUS SÃO JOSÉ DO RIO PRETO - JK
 ICET – INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO
DISCENTES: ALANA FACHIN GONÇALVES C0618E-8
 ALINE FACHIN GONÇALVES C0618F-6
 BIANCA BRAGA DE FREITAS B995GF-4
 BIANCA REBELATO C028HC-0
 CHRISTIAN GOTTARDO DE ALMEIDA C093DH-9
 FRANCINE FANTE VICIOSO C03499-1
 MATHEUS RUIZ FRANCO C018HF-0
DOCENTE: ELIO IDALGO
TURMA EC3AB. TURMA 1. BANCADA 1. DIURNO
MARÇO 2015
SUMÁRIO 
 OBJETIVOS............................................................................ 2 
 INTRODUÇÃO TEÓRICA....................................................... 2 
 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL..................................... 6 
 RESULTADOS E DISCUSSÃO.............................................. 8 
 CONCLUSÕES........................................................................ 9 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................10 
RESUMO
O experimento “Voltímetro e Amperímetro” consistiu na aplicação de conceitos básicos de Eletricidade, além de permitir o manuseio de equipamentos como o multímetro, que apresenta a função de voltímetro, ohmímetro e amperímetro. Por meio das medições realizadas, foram comparados valores teóricos e experimentais de tensão e resistência. Também foi possível observar a montagem de circuitos associados em série e em paralelo.
I. OBJETIVOS
	Os objetivos do experimento são determinar experimentalmente a tensão em tomadas, pilhas e resistores, além da resistência nos resistores quando colocados em série e em paralelo. Pretende-se também encontrar a corrente teórica; a resistência por meio da tabela de cores; bem como proporcionar o conhecimento e utilização de um multímetro digital. Por meio disso, são comparados os dados teóricos com os experimentais.
II. INTRODUÇÃO TEÓRICA
	O multímetro é um equipamento capaz de medir resistência, voltagem, corrente elétrica, entre outros, sendo muito utilizado para detectar defeitos em aparelhos eletrônicos. Portanto, pode se comportar como um ohmímetro, voltímetro ou amperímetro, dependendo da posição do botão de seleção da escala. Um importante componente do multímetro é o galvanômetro, responsável por medir baixas correntes elétricas e a diferença de potencial. As especificações de cada função do aparelho estão descritas abaixo:
	Ohmímetro: pode ser encontrado como parte integrante de um multímetro. É um instrumento utilizado para medir a resistência elétrica de um elemento (em Ω). Para realizar a medição, o aparelho fornece corrente ao sistema, mede a tensão nos terminais e calcula a resistência, ou seja, é uma aplicação da Lei de Ohm. Para que as medidas obtidas estejam corretas, é preciso isolar o elemento em estudo dos demais envolvidos no circuito, evitando distorções nos valores.
Figura 1: Ohmímetro em um circuito
	Voltímetro: é utilizado para medir a diferença de potencial (ddp) entre dois pontos, ou seja, a tensão (em Volts) no circuito. Para que seja devidamente utilizado e não interfira no sistema elétrico, o voltímetro deve ser ligado em paralelo e possuir uma resistência mais alta que o sistema estudado. Quando apresenta essas características é considerado ideal. Voltímetros são capazes de medir tensão em correntes contínuas (CC) e em correntes alternadas (CA). 
Figura 2 – Voltímetro em paralelo no circuito
	Amperímetro: é o aparelho utilizado para medir a intensidade da corrente elétrica (em Ampère) que circula por um condutor. Como a corrente elétrica passa através de condutores e dos dispositivos ligados a eles, esse equipamento deve ser ligado em série e possuir resistência interna muito baixa em relação ao circuito, a fim de minimizar sua interferência no sistema. Dessa forma, o amperímetro ideal é aquele que possui resistência interna nula. Ele pode medir correntes alternadas (CA) e correntes contínuas (CC). 
Figura 3 – Amperímetro em série no circuito
Figura 4 – Multímetro 
Por trás do funcionamento de um multímetro, estão as Leis de Ohm. A primeira delas afirma que a corrente elétrica (i), ao percorrer um resistor (R), é diretamente proporcional à tensão (U). É importante destacar que o sentido convencional da corrente se direciona do polo positivo para o negativo da fonte, apesar de o sentido real ser ao contrário.
U=R.i
A resistência (R) é uma constante de cada material ou resistor, e não varia nos diferentes circuitos em que se encontra. Tem como unidade de medida no Sistema Internacional (S.I.) o ohm (Ω). 
A Segunda lei de Ohm determina que a resistência elétrica de um condutor é influenciada por algumas grandezas. 
 
ρ= resistividade elétrica, que varia de acordo com o material do condutor e 	com sua temperatura (em Ω.m).
ℓ= largura do condutor (em m)
A= área da secção transversal (em m2)
De acordo com a fórmula, conclui-se que a resistência de um condutor homogêneo e que apresente secção transversal constante é diretamente proporcional à sua resistividade, e ao comprimento; além de ser inversamente proporcional à área da secção transversal. A temperatura pode influenciar no valor da resistência.
Outro conceito envolvido no experimento é associação de resistores, utilizada quando se busca uma resistência maior ou menor do que a oferecida pelo próprio resistor. Como nem sempre um único resistor tem a capacidade de suportar a intensidade da corrente elétrica total, utiliza-se mais de um, ligados simultaneamente no mesmo circuito. Existem três formas de ligar os resistores em um circuito, são elas: série, paralelo e mista. No experimento realizado no laboratório só foram observados em série e em paralelo.
Quando há uma associação em série, significa que resistores são ligados por um só fio, ou seja, existe apenas um caminho para a passagem da corrente elétrica. Dessa forma, a corrente é igual para todos os elementos. (i1 = i2 = i3 = ... = in). A diferença de potencial (ddp) ou tensão total é dividida entre os componentes do circuito. Portanto, a soma de cada tensão resulta na ddp total da fonte. (Utotal=U1+U2+...+Un )
A resistência segue a mesma lei da diferença de potencial, ou seja, a resistência equivalente é a soma das resistências individuais que existem ao longo do circuito. Denomina-se resistência equivalente aquela que exerce o mesmo papel que a associação de resistores. (Requivalente = R1+R2+R3+...+Rn)
Já na associação em paralelo, há mais de um caminho para que a corrente elétrica percorra. Com isso, a corrente total é obtida pela soma de todas as correntes que passam pelo circuito. (i=i1+i2+i3+...+in). Porém a diferença de potencial é a mesma para todos os resistores. (Utotal=U1=U2=U3=Un). Através da Lei de Ohm, U=R.i i=U/R.
Como a corrente total é obtida pela soma de cada corrente, conclui-se que a resistência equivalente é obtida pela soma dos inversos das resistências.
U/Req=(U/R1)+(U/R2)+(U/R3) ⇒ 1/Req=(1/R1)+(1/R2)+(1/R3)
A associação mista é muito comum de ser encontrada. Nela, estão contidos circuitos em série e em paralelo. Por esse motivo, o cálculo de sua resistência equivalente se dá em etapas, seguindo as regras para cada tipo de associação.
III. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
No experimento foram utilizados os seguintes materiais:
- multímetro: amperímetro, voltímetro e ohmímetro;
- Resistores; 
- Protoboard; 
- Suporte com pilhas; 
- Tabela de cores para resistores;
Primeiramente foi aferida a tensão na tomada de 110V e 220V, com o uso do voltímetro na função alternada, ligado em paralelo. O cabo preto do equipamento deve ser colocado no borne de ligaçãoCOM, que é neutro. Já o cabo vermelho é colocado no borne de voltagem alternada. Posteriormente, encontrou-se a tensão nas pilhas, por meio do voltímetro na função contínua, também em paralelo.
O terceiro procedimento realizado consistiu na leitura de quatro resistores, sempre começando pela faixa mais próxima à extremidade. Cada um deles possuía quatro cores, sendo as duas primeiras conhecidas como bandas; a terceira como fator multiplicativo e a quarta como tolerância. De acordo com a cor encontrada, era consultada a tabela para resistores (Figura 7). Os algarismos das bandas formam um mesmo número, que é multiplicado pelo fator. A tolerância representa a variação que a resistência pode sofrer. 
Entre os resistores analisados, um apresentou o valor de 47 5% Ω e outro 1000 5% Ω. Eles foram colocados em série no protoboard e obteve-se suas resistências experimentais com o auxílio do ohmímetro. Por meio desses resultados, calculou-se a corrente elétrica, utilizando a fórmula U=R.i. É importante destacar que, antes de realizar os experimentos com o multímetro, este foi ajustado com valores sempre acima do esperado nas medições.
Figura 5 – Suporte com pilhas ligado a protoboard
Figura 6 – Resistor posicionado no protoboard
Figura 7 – Tabela de cores para resistores
IV. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na medida da voltagem nas tomadas de 110V e 220V, encontrou-se respectivamente 123V e 213V. As variações observadas se devem a prováveis erros experimentais no manuseio dos equipamentos. De acordo com o local em que as pinças são colocadas, diferentes valores podem ser obtidos. 
A voltagem medida nas quatro pilhas teve como resultado 5,64V, que representa a tensão em cada uma delas, já que o voltímetro foi colocado em paralelo. A medida esperada era de 6V, mas como as pilhas já estavam usadas, o valor experimental foi menor. 
A leitura dos resistores forneceu os valores teóricos. No primeiro, cujas cores eram laranja, laranja, vermelho e dourado, encontrou-se a resistência de 3300 5% Ω. No segundo, de cores amarelo, violeta, preto e dourado, a medida obtida foi de 47 5% Ω. No terceiro, com as cores marrom, preto, vermelho e dourado, obteve-se 1000 5% Ω. No último, de cores marrom, verde, laranja e prata, a resistência é de 15000 10% Ω. 
Experimentalmente, as resistências encontradas no segundo e no terceiro resistores foram 46,2 Ω e 996 Ω, respectivamente. A diferença entre o valor teórico e experimental ocorreu devido ao fato dos resistores já não estarem funcionando em sua capacidade máxima. Já suas voltagens em série foi de 5,37V para os dois. Em paralelo, o segundo apresentou 5,39V e o terceiro 5,4V. Teoricamente, em paralelo, os valores teriam que coincidir, mas a variação se deve a perda de tensão no fio. 
O cálculo das correntes elétricas dos resistores 2 e 3 associados em série foi realizado pela fórmula U=R.i, sendo U a soma das voltagens de cada resistor, R a soma de suas resistências, e i a corrente total, que é a mesma em todo o circuito. E nos resistores associados em paralelo, o cálculo se deu pela mesma fórmula, sendo U o valor da voltagem de um resistor, R a resistência equivalente obtida pela soma do inverso das resistências, e i a corrente total, que se divide de acordo com as resistências. (Quanto maior a resistência, menor a corrente). Nesse segundo caso, a voltagem dos elementos deveria ser a mesma, mas como isso não ocorreu, o valor utilizado foi aproximado de 5,4 V. 
Cálculo de corrente elétrica na associação em série:
U=R.i
5,37 + 5,37= (46,2+996) . i
i = 10,74/1042,2
i 0,01 A
Cálculo de corrente elétrica na associação em paralelo:
1/Requivalente= (1/46,2+1/996) i2 = (R2/R2+R3) . itotal
1/Requivalente = 0,023 Ω i2 = (46,2/1042,2) . 0,124
Requivalente 43,48 Ω i2 5, 49.10-3 A
 
U = Req . itotal i3 = (R3/R2+R3) . itotal 
5,4= (43,48) . itotal i3 = (996/1042,2) . 0,124 
itotal = 0,124 A i3 0,118 A
V. CONCLUSÃO
O experimento permitiu o manuseio de um multímetro, possibilitando o aprendizado sobre suas diversas funções. Com isso, o grupo pôde aferir a voltagem e a resistência, bem como a construção e compreensão de sistemas em paralelo e em série. Dessa forma, comparou-se a teoria com a prática, analisando as prováveis causas de variações. Portanto, os objetivos desejados foram alcançados. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] TIPLER, PAUL ALLAN Física. Eletricidade, magnetismo e óptica. Editora LTC (Livros Técnicos e Científicos S.A.). 4ª edição. Volume 2. Página 121 a 123, e página 138.
[2] SEARS, F; YOUNG, H D; ZEMANSKY, M W. Física III. Eletromagnetismo. Editora Pearson. 12ª edição. 2009. Página 148.
[3] SITE UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ. Disponível em: 
http://www.laps.ufpa.br/professores/valquiria/download/id/2
[4] SITE SÓ FÍSICA. Disponível em: 
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/segundaleideohm.php
[5] SITE EFEITO JOULE. Disponível em: 
http://www.efeitojoule.com/2008/06/vestibular-primeira-lei-de-ohm.html