Pratica 2 (Experimento)

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Universidade Federal de Pernambuco
CCEN - Departamento de Física
Física Experimental 2 - 2014.2
Prática 2: Experimento
Características corrente-tensão de condutores elétricos
Material utilizado Fonte de tensão DC, cabos de conexão, placa de montagem (proto-board), resistores
diversos, amperímetro digital, voltímetro digital, década resistiva, lâmpada incandescente, diodo de retificação,
etc.
1 Medições de corrente e tensão elétricas em circuitos simples
Monte o circuito da figura 1. Utilizando multímetros digitais como voltímetro e amperímetro. Observe que o
voltímetro é conectado em paralelo ao resistor e o amperímetro em série com o mesmo.
A
VV
Figura 1: Diagrama mostrando o circuito para medida simultânea da corrente e tensão elétricas através do resistor
de 27 Ω.
1. Aumente a tensão de saída da fonte e meça simultaneamente a corrente e a tensão para 10 valores de corrente
desde 0mA até 200mA. Aumente em passos de aproximadamente 20mA. Faça um gráfico I − V . Verifique
a validade da lei de ohm. Calcule o valor da resistência utilizando a inclinação do gráfico.
2. Fixe o valor da corrente em 100mA e meça a diferença de potencial sobre o resistor com e sem o amperímetro
no circuito. Houve mudança na leitura do voltímetro? Estime a resistência interna do amperímetro e compare
com o valor do resistor de 27Ω.
3. Fixe a tensão da fonte em 5 volts. Meça a corrente elétrica que passa pelo resistor com o voltímetro em paralelo
com o resistor e sem o voltímetro estar conectado ao resistor. Houve mudança na leitura do amperímetro?
Estime a resistência interna do voltímetro e compare com o valor do resistor de 27Ω.
2 Medidas de corrente-tensão em elementos resistivos
Monte o circuito mostrado na figura 2. Utilize dois multímetros digitais: um deles na função de amperímetro e
outro na função de voltímetro. O amperímetro ficará fixo no circuito e os terminais do voltímetro serão utilizados
para medir as tensões sobre o resistor e sobre a lâmpada de forma sequenciada.
1. Aumente a tensão da fonte de alimentação de modo que a corrente no amperímetro aumente em passos de
aproximadamente 10mA até atingir 200mA. Meça a tensão VR(= VAB) sobre o resistor de 27Ω e a tensão
VL(= VBC) sobre os terminais da lâmpada, para cada valor de corrente. Construa uma tabela de 3 colunas:
Corrente I(mA), Tensão VR(V ), Tensão VL(V ).
2. Utilizando o que foi visto na Prática 1, construa gráficos I − V para o resistor e para a lâmpada. São
elementos ôhmicos? De que material é feito o resistor de 27Ω? E o filamento da lâmpada? Discuta. Por que
razão um deles apresenta uma relação linear e o outro relação não linear?
3. Construa gráficos de VR/I em função de VR · I e de VL/I em função de VL · I. Qual o significado destes
gráficos?
4. Analise os resultados e as formas dos gráficos.
Lâmpada27 :
A B C
Lâmpada27 :
AV0
Figura 2: (a) Circuito utilizado para medir simultaneamente a característica I − V de um resistor comercial e do
filamento de uma lâmpada incandescente. Utilize um amperímetro e um voltímetro digitais. A imagem da direita
mostra a lâmpada de lanterna utilizada.
3 Medidas de corrente-tensão em um diodo semicondutor
No circuito da figura 3, substitua a lâmpada por um diodo comum de retificação, como mostrado na figura 4.
Diodo27 :
A B C
Diodo27 :
CatodoAnodoAV0
Figura 3: (a) Circuito utilizado para medir simultaneamente a característica I − V de um resistor comercial e de
um diodo comum de retificação. Utilize um amperímetro e um voltímetro digitais para medir a corrente e a tensão
respectivamente. A figura da direita mostra o símbolo do diodo e a imagem de um diodo comercial.
1. Aumente a tensão da fonte de alimentação medindo a tensão VR(= VAB) sobre o resistor de 27Ω e a tensão
VD(= VBC) sobre o diodo. Neste caso os incrementos de tensão devem ser tais que VD aumente em passos
de 0, 1V até que VD atinja 0, 7V . A partir de VD = 0, 7V , aumente a tensão na fonte de alimentação tal que
a corrente no amperímetro aumente em passos de aproximadamente 40mA. Não aplique no resistor de
27Ω tensões superiores a 5, 5V !!
2. Construa um gráfico de I em função de VD. Discuta a característica I −V de um diodo ideal e compare com
a do diodo real obtida.
4 Medidas de resistência utilizando a ponte de Wheatstone
Monte o circuito da figura 4 (a). Use R1 = R2 = 100Ω. Na posição do resistor Rk é utilizada a década resistiva
que está mostrada na figura 4(b). O multímetro digital da figura 4 (c) substituirá o galvanômetro G.
�
Figura 4: (a) Circuito ponte de Wheatstone utilizado para medir a resistência de resistores diversos. (b) Década
resistiva. (c) Multímetro digital.
1. Use o resistor desconhecido no lugar do resistor Rx e conecte o multímetro digital no modo amperímetro com
a entrada da ponta de prova na escala de mA. A década resistiva deverá estar zerada. Inicie o experimento
com a fonte de tensão zerada, V0 = 0V . Aumente lentamente o valor de V0 até que a corrente no multímetro
atinja I ' 3mA, isto ocorrerá para uma tensão em torno de 0, 3V .
2. Varie a resistência da década resistiva até zerar a corrente no multímetro. Mude a entrada da ponta de prova
da escala de mA para a escala de µA. Varie novamente a resistência da década resistiva até zerar a corrente,
ou encontrar a menor corrente possível, com esta nova escala de µA. Assim, a ponte estará balanceada.
Nesta situação o que está acontecendo com o circuito? Qual o valor da resistência desconhecida?
3. Com a ponte balanceada, aumente a tensão de alimentação para V0 ' 5V . O que acontece com a corrente
no multímetro? Quando a ponte está balanceada, a corrente no multímetro depende de V0? Discuta.
4. Zere a tensão V0. Zere a década resistiva.
Substitua o resistor desconhecido Rx por um LDR (light dependent resistor)
5. Repita as etapas 1 e 2.
6. Varie a resistência da década resistiva até balancear a ponte de Wheatstone. Meça a resistência do LDR com
o sensor totalmente iluminado pela luz ambiente (evite fazer sombra sobre o sensor). Use V0 = 1, 0V .
7. Agora cubra a área do LDR evitando que a luz entre em contato com o sensor e varie a resistência da década
resistiva até balancear a ponte de Wheatstone. Qual a resistência do LDR com o sensor coberto? É muito
grande ou muito pequena (em comparação com a resistência medida no item anterior)? Discuta.