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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA O Ohmímetro, Voltímetro e Amperímetro Engenharia Química – Física Experimental III Maringá, PR 19/02/2014 INTRODUÇÃO Todos os corpos apresentam resistência elétrica, ou seja, oferecem oposição à passagem de uma corrente elétrica. A resistência de um corpo é determinada pelas suas dimensões e pelo material que o constitui, e pode variar conforme a sua temperatura, a resistência elétrica é medida em Ohms (Ω). Dois corpos entre os quais pode-se estabelecer um fluxo de elétrons apresentam uma diferença de potencial, esta grandeza é conhecida também como tensão ou voltagem e é medida em Volts (V) A intensidade de uma corrente elétrica é a quantidade de eletricidade (ou carga elétrica) que passa num determinado ponto em uma unidade de tempo, e sua unidade SI é o Ampére (A). O multímetro analógico é um instrumento que possui um ponteiro montado sobre uma bobina móvel, a bobina móvel está fixada no meio de um campo magnético constituído de um imã permanente. No momento que uma corrente elétrica percorre o enrolamento da bobina móvel surge um campo magnético na bobina, que interage com o campo magnético do ímã, dependendo do sentido da corrente elétrica o ponteiro poderá se movimentar para direita ou para esquerda na escala do instrumento. O modelo com mostrador digital funciona convertendo a corrente elétrica em sinais digitais através de circuitos denominados conversores análogo-digitais. Esses circuitos comparam a corrente a medir com uma corrente interna gerada em incrementos fixos que vão sendo contados digitalmente até que se igualem, quando o resultado então é mostrado em números ou transferido para um computador pessoal. Várias escalas divisoras de tensão, corrente, resistência e outras são possíveis. Nos dois modelos, um sistema de chave mecânica ou eletrônica divide o sinal de entrada de maneira a adequar a escala e o tipo de medição. O objetivo deste trabalho é compreender o funcionamento adequado do multímetro como ohmímetro, voltímetro e amperímetro. MÉTODO DE INVESTIGAÇÃO Utilizando-se quatro resistores de valores nominais diferentes uma placa de Bornes e um ohmímetro, aferiram-se as resistências experimentalmente com o ohmímetro através das várias escalas disponibilizadas no aparelho, sendo que cada medida foi feita isoladamente, com a posição do resistor e os polos do ohmímetro indicados na Figura 2.1. Figura 2.1 Em seguida foram feitas medidas de diferença de potencial (tensão) com o voltímetro, e utilizando como fonte de tensão uma fonte DC, em que foram conectados três resistores em série na placa de Bornes, onde se conectou também a fonte e o voltímetro, conforme ilustrado na Figura 2.2. Figura 2.2. Para a medição de corrente elétrica foram conectados os quatro resistores em série e aferiu-se a corrente entre todos os pontos do circuito, sempre inserindo o amperímetro em série com o restante do circuito, como pode ser observado na Figura 2.3. Figura 2.3. RESULTADOS Foram utilizados quatro resistores diferentes, cujos valores nominais estão na Tabela 3.1. Tabela 3.1 – Valores nominais dos resistores utilizados. Enumeração (n) R (Ω) 1 (10x102±5%) 2 (18x102±5%) 3 (22x102±5%) 4 (47x102±5%) Na primeira parte do experimento foram coletadas as resistências dos resistores com o ohmímetro, os valores estão na Tabela 3.2. Tabela 3.2 – Medidas de resistência com o ohmímetro. n Resistência Nominal (Ω) Escalas em Ω (0 – 200) Ω (0 – 2K) Ω (0 – 20K) Ω (0 – 200K) Ω 1 (10x102±5%) - (0,998±0,001) (0,99±0,01) (0,9±0,1) 2 (18x102±5%) - (1,842±0,001) (1,84±0,01) (1,8±0,1) 3 (22x102±5%) - - (2,20±0,01) (2,2±0,1) 4 (47x102±5%) - - (4,81±0,01) (4,8±0,1) Após as medidas de resistência, foram coletados dados de tensão, contidos na Tabela 3.3. Tabela 3.3. – Medidas de tensão com o voltímetro Resistência Experimental (Ω) Escala em V (0 – 2) V (0 – 20) V (0 – 200) V (0 – 1000) V (0,998±0,001)103 (1,996±0,001) (1,99±0,01) (2,0±0,1) (2±1) (1,842±0,001)103 - (3,59±0,01) (3,6±0,1) (4±1) (2,20±0,01)103 - (4,41±0,01) (4,4±0,1) (4±1) Requivalente = (5,04+0,01)103 - (10,00±0,01) (10,0±0,1) (10±1) Na Tabela 3.4 estão os dados de corrente, coletados por último. Tabela 3.4. – Medidas de corrente com o amperímetro Resistência Experimental (Ω) Escala em A (0 – 2M) A (0 – 20M) A (0 – 200M) A (0 – 2) A Antes do R1 (1,962±0,001) (1,99±0,01) (1,9±0,1) (0,001±0,001) (0,998±0,001)103 (1,961±0,001) (1,98±0,01) (1,9±0,1) (0,001±0,001) (2,840±0,001)103 (1,960±0,001) (1,99±0,01) (1,9±0,1) (0,001±0,001) (5,04±0,01)103 (1,962±0,001) (1,99±0,01) (1,9±0,1) (0,001±0,001) ANÁLISE DOS RESULTADOS Em todas as medidas feitas com os três aparelhos em suas diversas escalas, observa-se que as medidas mais precisas são aquelas que possuem o maior número de algarismos significativos, onde as grandezas compreendem todos os algarismos corretos mais o primeiro duvidoso, que representa o desvio na medida. Da Tabela 3.2 constata-se que os valores nominais estão de acordo com os experimentais. Os desvios dos valores nominais são de 5%, e os desvios relativos percentuais dos valores experimentais nas escalas mais precisas são menores do que 0,5%. As medidas de tensão foram realizadas em paralelo, de modo que deve sempre ser assim, pois o voltímetro mede diferença de potencial entre dois pontos. E para não atrapalhar o circuito sua resistência interna deve ser muito alta, é por isso que a maioria dos voltímetros digitais têm resistências de 20 MΩ (2x107 Ω) ou superiores. O amperímetro é ligado em série para medir toda a corrente que passa pelo circuito, pois se ele estiver ligado em paralelo a corrente vai passar por dois caminhos, e o valor registrado será diferente do verdadeiro, para que um amperímetro seja preciso, ele deve ter uma resistência mínima à passagem de corrente. RESPOSTAS ÀS PERGUNTAS FEITAS Dos dados da Tabela 3.2, qual o melhor valor obtido para cada resistor? Justifique com base na equação delta r = (DELTA x/x)100. São as medidas que apresentam o menor desvio relativo percentual, ou seja, quanto menor o desvio em relação à medida, melhor esta é. Dos dados da Tabela 3.3, qual o valor mais preciso para as quedas de tensão em cada resistor? Justifique. Novamente, são os valores que apresentam os maiores números de algarismos significativos conforme já explanado na seção 4 (Análise dos Resultados). Dos dados da Tabela 3.4, qual a melhor faixa para a leitura da corrente? Justifique. A melhor faixa é a de (0 – 2M)A, pois foi utilizada uma corrente de baixo valor por motivos de segurança, e portanto, a menor escala é a que apresenta a melhor faixa de leitura. O que você observou com relação à tensão e corrente no circuito utilizado? A tensão cresce proporcionalmente com relação às resistências, quanto maior a resistência maior a tensão, a corrente permaneceu constante em todo o circuito. BIBLIOGRAFIA [1] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; KRANE, K. S. Física 3. 5ª Ed. Rio de Janeiro, Editora LTC, 2011. [2] CAVALCANTI, P. J. M. Fundamentos de eletrotécnica. 17ª Ed. Rio de Janeiro, Livraria Freitas Bastos S.A.,
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