Relatório Física Prática 11

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
PRÁTICA 11
VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO
ALUNO: GLAUBER JANSEN DE SOUSA ESMERALDO
MATRÍCULA: 384967
TURMA: 04A
PROFESSORA: Nathália Leal
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA
Data da prática: 16/11/2016 (8:00 – 10:00)
Equipe da bancada: Glauber Esmeraldo, Daniel Gadelha e Gabriel Lima
FORTALEZA-CEARÁ
Novembro/2016
PRÁTICA 11: Voltímetro e Amperímetro
Relatório da disciplina de Física Experimental
para engenharia do Curso de Engenharia Civil
da Universidade Federal do Ceará.
FORTALEZA
2016
Lista de Tabelas
Tabela 1 Medidas de tensão	9
Tabela 2 Medidas de tensão alternada	9
Tabela 3 Medidas de correntes versus voltagem	10
Tabela 4 Corrente em função da resistência	11
Lista de Figura
Figura 1 Multímetro Digital (Modelo Minipa - Et-1005). (Google Imagens)	5
Figura 2 Escalas do voltímetro para tensão alternada e contínua (Google Imagens)	5
Figura 3 Forma de ligação de um voltímetro	5
Figura 4 Forma de ligação do amperímetro	6
Figura 5 Circuito para o procedimento I	8
Figura 6 Circuito para medida da corrente em função da tensão	10
Figura 7 Circuito para medida da corrente em função da resistência.	11
Introdução
O multímetro (Figura 1) é um aparelho de medida elétrica, capaz de realizar a medição elétrica de três tipos diferentes: Voltímetro, Ohmímetro e Amperímetro. Para escolher que tipo de medição você quer realizar, basta girar uma chave e selecionar a função desejada e sua escala automaticamente. 
	O multímetro permite também calcular tensões contínuas ou tensões alternadas. Deve-se tomar sempre cuidado na hora de escolher a opção.Figura 1 Multímetro Digital (Modelo Minipa - Et-1005). (Google Imagens)
Voltímetro
O voltímetro é um instrumento de medida da diferença de potencial elétrico (tensão elétrica). É dotado de duas extremidades de medição por meio das quais se pode medir a tensão nos terminais de uma fonte de tensão contínua ou alternada. A tensão é dita contínua quando os polos não variam, ou seja, um polo é sempre positivo e o outro sempre negativo. Já, quando a tensão é alternada os polos se alteram.
Para fazer a medição correta é necessário que antes de tudo selecione uma escala adequada. Caso essa grandeza não seja conhecida deve-se escolher inicialmente a maior escala, se for necessário diminui para uma mais precisa. Lembrando também, que para cada tipo de tensão (contínua ou alternada) tem-se um tipo específico de configuração (Figura 2).Figura 2 Escalas do voltímetro para tensão alternada e contínua (Google Imagens)
Outro detalhe importante é que o voltímetro deve ser ligado em paralelo com o componente que desejamos medir a tensão. Figura 3 Forma de ligação de um voltímetro
	
	
Amperímetro
O amperímetro é um instrumento que tem a função de medir a intensidade de corrente elétrica que passa por um condutor. Podendo fazer sua função tanto para corrente contínua como para corrente alternada, mas no caso dessa prática o amperímetro só tinha função de corrente contínua. A unidade utilizada é o ampere.
As pontas de prova do amperímetro devem ser sempre ligadas em série com o componente. Outro detalhe importante é a escala, para fazer a medição da corrente a escala deve ser apropriada. Caso não conheça a ordem da corrente a ser medida, escolha inicialmente a maior escala. Se necessário diminua para uma melhor.
Figura 4 Forma de ligação do amperímetro
Objetivo	 
Conhecer e utilizar as funções voltímetro e amperímetro de um multímetro digital. 
Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando se varia a voltagem, mantendo constante a resistência; 
Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando se varia a resistência, mantendo constante a tensão aplicada.
Material
Fonte de tensão regulável; 
Placa de circuito impresso; 
Placa com cinco resistores iguais em série; 
Multímetros digitais (dois); 
Cabos (cinco);
Procedimento
PROCEDIMENTO I: Utilizando o voltímetro.
ESCALAS DO VOLTÍMETRO
	Chama-se ESCALA ou FUNDO DE ESCALA o maior valor da tensão que o voltímetro pode medir para uma dada escolha da chave seletora. Um voltímetro possui várias escalas de tensão, cuja escolha deve ser feita em função da ordem de grandeza da medida a ser realizada.
Anotar as escalas DC do voltímetro da bancada 2 volts, 20 volts, 200 volts, 600 volts e 200 mV
MEDIDAS DE TENSÃO CONTÍNUA	
Colocar a fonte de tensão em 10V. Escolher uma escala apropriada no Voltímetro e medir com o mesmo a tensão de saída da fonte. Ajustar a saída de fonte se necessário; 
Fazer as conexões como indicado na figura 4.1 (a saída positiva da fonte conectada à entrada vermelha do circuito impresso e a saída negativa à outra entrada do circuito impresso). A tensão foi subdividida proporcionalmente aos valores das resistências; 
Medir as tensões entre os pontos do circuito, como indicado na tabela 4.1. Anotar o valor medido e a escala utilizada do Voltímetro.
Figura 5 Circuito para o procedimento I
Tabela 1 Medidas de tensão
	 
	V01
	V02
	V03
	V04
	V05
	Valor Medido
	2,06 V
	3,46 V
	5,96 V
	9,08 V
	10,02 V
	Escala Utilizada
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
	 
	V15
	V12
	V23
	V34
	V45
	Valor Medido
	7,94 V
	1,39 V
	2,49 V
	3,10 V
	0,93 V
	Escala Utilizada
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
	20 V
 Verificar se V05 = V01 + V12 + V23 + V34 + V45; V05 = 2,06 + 1,39 + 2,49 + 3,10 + 0,93 = 9,97 V
V05 medido = 10,02 V
MEDIDAS DE TENSÃO ALTERNADA
	Quando ajustamos o multímetro para medir tensão alternada, a tensão medida é a tensão eficaz, simbolizada por VEF ou (VRMS). O valor da tensão eficaz de uma senóide pura é dado por , onde Vp é o valor máximo ou valor de pico da tensão senoidal. A tensão eficaz tem o seguinte significado: é o valor da tensão constante que aplicado a um mesmo resistor que a tensão senoidal em questão, produziria a mesma dissipação de potência.
Medir as tensões alternadas da bancada (tomadas da mesa e saída AC da fonte) e indicar em cada caso o valor eficaz, seu valor de pico correspondente e a escala utilizada. Anotar os valores medidos na tabela 4.2; 
Tabela 2 Medidas de tensão alternada
	 
	Vnominal (V)
	Escala (V)
	VEF MEDIDO (V)
	VPICO (V)
	TOMADA DA MESA
	220
	600
	217
	308,3
	SAÍDA DA FONTE 6 V
	6
	200
	5,6
	7,92
	SAÍDA DA FONTE 12 V
	12
	200
	11,7
	16,5
PROCEDIMENTO II: Utilizando o amperímetro.
ESCALAS DO AMPERÍMETRO
	O amperímetro possui várias escalas de correntes, cuja escolha deve ser feita em função da ordem de grandeza da medida a ser realizada.
Anotar as escalas do amperímetro da bancada; 
2000 μA 20 mA 200 mA
CORRENTE EM FUNÇÃO DA TENSÃO
Montar o circuito da figura 4.2, de maneira a poder medir a corrente através de um resistor R ligado à fonte de tensão fornecida. Voltímetro deve ser colocado em paralelo e os cabos devem ser conectados em V/Ω e em COM. O amperímetro em série com o circuito e os cabos devem ser conectados em V/Ω e em COM; 
ESCOLHA DAS ESCALAS NOS MULTÍMETROS
	
No voltímetro escolher uma escala tendo em mente que, segundo a Tabela 4.3, a tensão nominal máxima será de 10 V. No amperímetro, escolher uma escala tendo em mente a corrente máxima (calculada) para uma tensão de 10 V e uma resistência de 120 kΩ; 
Cálculo da corrente máxima esperada e indicação da escala a ser utilizada
Escolher a tensão na fonte de modo que sobre o resistor de 120 kΩ fosse aplicada cada uma das tensões indicadas na Tabela 4.3. Anotar as correntes correspondentes e as tensões efetivamente aplicadas; Figura 6 Circuito para medida da corrente em função da tensão
Tabela 3 Medidas de correntes versus voltagem
	Voltagem sugerida (volts)
	Voltagem efetivamente aplicada(Volts)
	I (µA)
	V / I (Ohms)
	2
	2,01
	3
	0,67
	4
	3,99
	6
	0,665
	6
	6
	9
	0,66666667
	8
	8,01
	13
	0,61615385
	10
	10,01
	16
	0,625625
CORRENTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA
Medir as resistências: R1, R1 + R2, R1 + R2 + R3, etc.; como indicado na Tabela 4.4. Lembrar-se de que ao medir a resistência, o resistor não pode estar ligado ao circuito e nem pode estar alimentado por uma fonte de tensão; 
Tabela 4 Corrente em função da resistência
	Resistores 
	Rmedido (Ω)
	I (µA)
	R1
	11700
	79
	R1+R2
	239000
	38
	R1+R2+R3
	358000
	25
	R1+R2+R3+R4
	477000
	19
	R1+R2+R3+R4+R5
	596000
	15
Colocar a fonte de tensão em 10 V. Medir com o Voltímetro a tensão fornecida, ajustar se necessário; 
Montar o circuito da figura 4.3. Anotar os resultados na Tabela 7;Figura 7 Circuito para medida da corrente em função da resistência.
 
Questionário
Indique a escala do multímetro que você utilizaria para medir as seguintes tensões: 
 Arranjo de 6 pilhas comuns em série; 
De acordo com o site Pilhas recarregáveis, uma pilha comum possui tensão de 1,5 V quando nova. 
Arranjando as seis pilhas comuns em série, a tensão total será 9 V. Como a tensão de pilhas é contínua, a escala ideal para medir a tensão é de 20V. 
 Alimentação de um chuveiro elétrico residencial; 
Um chuveiro elétrico residencial geralmente é alimentado por uma rede de 127 V (mais conhecida como 110 V) ou de 220 V, dependendo da região do país. Como a alimentação predial é feito por tensão alternada, no caso de uma alimentação de 127 V, a escala ideal é de 200 V. no caso de uma de 220 V, a escala será a de 600 V. 
Bateria de um automóvel; 
As baterias de carro geralmente possuem uma tensão em torno de 12 V, logo a escala ideal é de 20 V (tensão contínua).
Considere o circuito ao lado onde R1 = 200 Ω e R2 = R3 = 300 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. 
O sistema é uma associação de resistores. Os resistores R2 e R3 funcionam como uma só:
A resistência total do sistema é:
A corrente elétrica do sistema é:
A voltagem que o R1 está sendo submetido é:
A voltagem que R2 e R3 estão submetidos é a mesma, pois os mesmos estão associados em paralelo:
Considere que no circuito esquematizado abaixo: E= 10 V, R1 = 1,0 kΩ, R2 =100 Ω e R3 = 10 Ω. 
Desenhe o circuito novamente, mostrando como você ligaria um amperímetro para medir a corrente fornecida pela fonte E. 
Para fazer a medição da corrente, o amperímetro deve estar sempre em série em relação ao componente (E), logo: 
 Faça outro desenho mostrando como medir a corrente em R1. 
Para fazer a medição da corrente, novamente, o amperímetro deve estar em série em relação ao componente (R1), logo: 11 
 Em relação ao circuito da questão anterior, calcule a corrente em cada resistor e indique a escala do amperímetro apropriada em cada caso. 
O sistema é uma associação de resistores. Os resistores R2 e R3 funcionam como uma só:
A resistência total do sistema é:
A corrente elétrica do sistema é:
A corrente que passa por R3 é igual à corrente total, visto que está em série com o circuito. Logo, i3 = 0,099 A e a escala ideal para R3 é a de 200 mA.
A voltagem que o R3 está sendo submetido é:
A voltagem que R1 e R2 estão submetidos é a mesma, pois os mesmos estão associados em paralelo:
A corrente sobre R1 e R2 será igual à tensão sobre eles, dividido por suas resistências, logo:
Logo, a escala ideal para medir a corrente de R1 é a de 20 mA e para R2 a de 200 mA.
Faça o gráfico de V versus I com os resultados da Tabela 3. 
Faça o gráfico de I versus R com os resultados da Tabela 4. 
Conclusão
Com a realização dessa prática foi possível adquirir conhecimentos acerca de equipamentos que podem medir a voltagem e a corrente elétrica, o voltímetro e o amperímetro. Além de aprender como utiliza-los, como por exemplo qual escala escolher, e como monta-los em um sistema, dando maior ênfase na forma com que são ligados se é em série ou em paralelo. Tais equipamentos são bastantes importantes para vida cotidiana e necessários para a vida de um profissional que trabalha com energia.
Pode-se relembrar os conceitos teóricos e práticos da tensão, da corrente elétrica e da resistência, que são essenciais quando aplicado na criação de projetos elétricos, de pequeno ou grande porte.
Durante a realização da prática observou-se alguns erros experimentais resultados da imprecisão dos equipamentos ali presentes, como o multímetro e os cabos, assim como também os erros humanos.
Bibliografia 
[1] Apostila Roteiros de Aulas Práticas de Física (Data de acesso: 20/10/16 de 21:00 até 23:40)
[1] https://pt.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetro(Data de acesso: 20/09/16 de 21:33 até 23:00)
[2] https://www.mundodaeletrica.com.br/tensao-eletrica-x-voltagem/(Data de acesso: 20/10/16 de 21:46 até 23:30)
[3]http://www.clamper.com.br/blog/curiosidades/voltagem-e-amperagem-qual-a-diferenca(Data de acesso: 20/10/16 de 21:48 até 23:55)
[4]http://www.hardware.com.br/guias/fontes-protecao/entendendo-eletricidade.html(Data de acesso: 21/10/16 de 20:00 até 23:10)
[5] http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/4568-o-que-e-amperagem-em-eletrica/(Data de acesso: 21/10/16 de 20:05 até 23:30)
[6]http://folhadelondrina.lugarcerto.com.br/app/noticia/noticias/2013/10/14/interna_noticias,45550/entenda-o-que-e-amperagem-e-como-utiliza-la-corretamente.shtml (Data de acesso: 21/10/16 de 21:00 até 23:30)