ME1 2013.1 POLI

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Escola Politécnica / UPE
 Medidas Elétricas - I Ex. Escolar - 2013.1
1)MISCELÂNEA – INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS: 
1.1)O voltímetro e o amperímetro são dois instrumentos de medida destinados à medição da tensão elétrica e da corrente elétrica, respectivamente. As características desses instrumentos, que devem ser observadas para que a conexão em um circuito elétrico não influencie na resposta do mesmo, são: a impedância e a corrente de entrada para o voltímetro e a impedância de entrada e a queda de tensão interna para o amperímetro. Considerando um voltímetro e um amperímetro ideais, marque a única alternativa que afirma quais devem ser os valores das variáveis supracitadas para a correta operação dos instrumentos de medição?
 
 
1.2)A tela de um osciloscópio mostrada na figura 1 apresenta a forma de onda da grandeza tensão senoidal com período T e frequência 60 Hz, cuja amplitude de pico deseja-se medir. Sabendo-se que a sensibilidade vertical do instrumento de medida indica 2 volts/divisão, a amplitude de pico (máxima) e o valor eficaz, em V, desse sinal serão, respectivamente:
 (A)10/2 e 10/3 (B)10/2 e 10 (C)10/2 e 5*2 (D)10/3 e 10/2 (E)10 e 10/2 (F)N.D.R.A.
 Justifique a resposta
 
1.3)Com relação à questão 1.2, podemos dizer que o período "T" da tensão senoidal é, em ms:
 Justifique a resposta.
 (A)60,00 (B)16,67 (C)8,33 (D)15,00 (E)33,33 (F)N.D.R.A.
1.4)A figura 2 abaixo representa um voltímetro, cuja escala está na opção 60 VCA. Esse valor significa que:
 (A) a tensão indicada pelo voltímetro deve ser multiplicada por 60. 
 (B) a tensão indicada pelo voltímetro deve ser dividida por 60.
 (C) o voltímetro mede somente tensões maiores que 60 VCA.
 (D) o voltímetro tem maior precisão na medição de 60 VCA.
 (E) o voltímetro mede somente tensões de 0 até 60 VCA.
 (F) N.D.R.A.
2)MISCELÂNEA – ERROS DE MEDIÇÃO DE GRANDEZAS ELÉTRICAS: 
2.1)Ao executar a medição de uma variável, utiliza-se um instrumento que, pelas imperfeições na sua construção e pelas variáveis ambientais não controláveis, realiza medições com erros. Por menor que sejam, os erros sempre estão presentes nas medidas experimentais. Neste contexto se poderia afirmar que:
 1)Erro relativo e erro absoluto de uma medição estão relacionados com a determinação e a indeterminação de um valor de referência, respectivamente, obtido por calibração;
 2)O erro aleatório da medição pode ser reduzido pelo aumento de números de observações ou de ensaios;
 3)O erro sistemático de medição é denominado tendência, pois representa erros devido a imperfeições do instrumento ou do sistema de medição;
 4)Erro sistemático não pode ser quantificado e, consequentemente, não pode ser encontrado um fator de correção 
 para a medida;
 5)A incerteza na medição não é o mesmo que erro na medição, pois a incerteza assume um valor, e o erro, uma faixa de valores. Estão corretas as afirmações:
 (A)1, 2 e 4. (B)3, 4 e 5. (C)2 e 3. (D)1, 2 e 5. (E)1, 4 e 5. (F)N.D.R.A.
2.2)Observando na tabela 1, se o valor do fim da escala de um voltímetro de bobina móvel (Galvanômetro/D'Arsonval) for 200 Vcc, marque verdadeiro (V) ou falso (F):
 ( )Se o ponteiro indicar 198 Vcc, o valor verdadeiro da grandeza poderá se situar na faixa de 197,8 a 198,2 Vcc se o 
 instrumento for da classe de exatidão 0,1.
 ( )O erro absoluto máximo garantido pelo fabricante poderá ser no máximo de ±10 Vcc, se o instrumento for da classe 5.
 ( )O erro absoluto máximo garantido pelo fabricante poderá ser no máximo de ±1,00 Vcc, se o instrumento for da classe 0,05.
 ( )O erro absoluto máximo garantido pelo fabricante poderá ser no máximo de ±2,0 Vcc, se o instrumento for da classe 1.
 ( )O erro absoluto máximo garantido pelo fabricante poderá ser no máximo de ±3,0 Vcc, se o instrumento for da 
 classe 1,5.
 ( )Se o ponteiro indicar 193 Vcc, o valor verdadeiro da grandeza poderá se situar na faixa de 196 a 198 Vcc se o instrumento for da classe 1.	 
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. Justifique as repostas
2.3)Em uma montagem de laboratório, para medir a tensão do circuito o instrumento indicador mostrado na figura 3 está ajustado na escala de 20 VCA. Com base nestas informações, responda: 
 (a) Em que faixa se encontrará o valor verdadeiro da grandeza?
 (b) Qual deverá ser o erro relativo percentual máximo para esta medição? 
2.4)Considere que na mesma montagem de laboratório e mantendo-se a mesma tensão do circuito do item 2.3, o seletor do instrumento foi ajustado para a escala de 200 VCA. Com base nestas informações, responda: 
 (a)Em que faixa se encontrará o valor verdadeiro da grandeza?
 (b)Qual deverá ser o erro relativo percentual máximo para esta medição?
 (c)Se você fosse executar esta montagem, qual escala do instrumento você usaria, 20 VCA ou 200 VCA? Explique 
 a resposta.
3)MISCELÂNEA - INSTRUMENTO DE BOBINA MÓVEL (GALVANÔMETRO / D´ARSONVAL) I:
 3.1)Calcule os valores das resistências R1, R2, R3 e R4 com o objetivo de projetar um voltímetro analógico de ponteiro Vcc para as escalas de 200 mV, 2 V, 20 V e 200 V, conforme mostrado na figura 4, sabendo-se que o galvanômetro tem um corrente de fundo de escala (iGmax) de 1 mA e resistência interna (Ri) de 10 Ω.
																																																																														
3.2)Utilizando o mesmo galvanômetro do item 3.1, calcule os valores das resistências shunts (derivadores) R1, R2 e R3 com o objetivo de projetar um amperímetro analógico de ponteiro Acc para as escalas de 0,2 A, 2 A e 20 A, conforme mostrado na figura 5.
3.3)Utilizando ainda o galvanômetro do item 3.1, com base no circuito da figura 6 e supondo que a corrente no circuito i(t) = 2,2.2.sen(2..60.t), marque verdadeiro (V) ou falso (F) para as alternatiivas abaixo:
 ( )O sinal de corrente "iG" corresponde ao sinal médio retificado e equivale a 2,2.2 A
 ( )A escala do instrumento, que é para corrente alternada é projetada de acordo com a relação entre o valor eficaz 
 e o valor médio (retificado).
 ( ) valor eficaz da corente "i(t)" na carga resistiva "R" equivale a 2,2.2 A
 ( )O sinal de corrente "iG" corresponde ao valor médio da corrente retificada e equivale a 4,4.2/π A.
 ( )O valor eficaz da corente "i(t)" na carga resistiva "R" equivale a 2,2 A.
 ( )A relação entre o valor eficaz e o valor médio (retificado) da corrente é de 2.√2/π, ou seja, o valor eficaz equivale aproximadamente a 90% do valor médio (retificado). Justifique as respostas.
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4)MISCELÂNEA - INSTRUMENTOS INDICADORES DE PONTEIRO I:
 4.1)Com base nas informações mostradas na figura 7, se o instrumento for do tipo Bobina Móvel 
 (Galvanômetro/D'Arsonval), marque verdadeiro (V) ou falso (F) para os itens abaixo: 
 ( )O conjunto móvel do galvanômetro só deverá apresentar deflexão se a corrente na bobina for alternada.
 ( )O conjunto móvel do galvanômetro deverá apresentar deflexão, pois a corrente na bobina será retificada (valor 
 médio).
 ( )Nestetipo de instrumento, a deflexão do conjunto móvel é diretamente proporcional ao valor médio da corrente 
 (retificada) na bobina elevado ao quadrado. 
 ( )Na bobina do galvanômetro o valor médio aplicado será equivalente a (2./√2) multiplicado pelo valor eficaz da 
 corrente (CA) no circuito na bobina.
 ( )Neste tipo de instrumento, a deflexão do conjunto móvel é diretamente proporcional ao valor eficaz da corrente 
 (CA) na bobina elevado ao quadrado. 
 ( )Neste tipo de instrumento, a deflexão do conjunto móvel é diretamente proporcional ao valor médio da corrente 
 (retificada) na bobina. 
 ( )Este tipo de instrumento pode ser representado pela seguinte símbolo: 
 
 ( )Este tipo de instrumento pode ser representado pela seguinte símbolo: 
 ( )Este tipo de instrumento pode ser representado pela seguinte símbolo: �
 ( )Neste tipo de instrumento é correto aparecer o símbolo: ~							
4.2)A figura 8 acima mostra um ohmímetro série, alimentado por uma pilha de 1,5 V, que usa um galvanômetro de bobina móvel com escala linear, cuja resistência interna da bobina é de 25 . A corrente de fundo de escala é de 645 μA. O ajuste zero é feito através do potenciômetro Rp cujo valor ajustado foi de 1,75 k. Qual o valor do resistor Rx, em , se, após o ajuste zero e durante a medida, o ponteiro se posicionar a 25% do fundo da escala?		
 4.3)Todos os elementos do circuito mostrado na figura 9 acima são ideais, e o voltímetro de bobina móvel (Galvanômetro/D'Arsonval), também ideal, registra o valor da tensão entre os pontos a e b. Qual deve ser o valor 
 da resistência Rx em ohm, para que a leitura do voltímetro seja de zero volt?
5)MISCELÂNEA - INSTRUMENTOS INDICADORES DE PONTEIRO II E TRANSFORMADOR DE CORRENTE (TC):
 5.1)Com base no instrumento indicador mostrado na figura 10, marque verdadeiro (V) ou falso (F) para os itens abaixo: 
 ( )Este instrumento é do tipo bobina móvel (Galvanômetro/D'Arsonval) e pode medir corrente alternada sem necessidade de retificação.
 ( )Neste tipo de instrumento, a deflexão do conjunto móvel é linearmente proporcional ao valor eficaz da corrente ou da tensão.
 ( )Este instrumento é do tipo ferromóvel e pode medir corrente ou tensão elétrica alternadas sem necessidade de inserir uma ponte retificadora.
 ( )A tensão de ensaio (ou prova) deste instrumento é de 2 V.
 ( )Este instrumento é do tipo ferromóvel e o índice da classe de exatidão é de 1 %.
 ( )O instrumento deve ser utilizado sempre com a escala (mostrador) na posição horizontal.
 ( )Este instrumento é do tipo bobina móvel (Galvanômetro/D´Arsonval) e o índice da classe de exatidão é de 1 %.
 ( )Este instrumento é do tipo bobina móvel (Galvanômetro/D´Arsonval) e só pode medir corrente ou tensão elétrica contínua ou retificada. 
 ( )Neste tipo de instrumento, a deflexão do conjunto móvel é proporcional ao quadrado do valor eficaz da corrente ou da tensão.
 ( )Neste tipo de instrumento, a deflexão do conjunto móvel é proporcional ao quadrado do valor da corrente ou da tensão contínuas.
 5.2)Um TC (Transformador de Corrente) ideal de relação nominal de 300/5 A, alimenta um amperímero de ferromóvel de escala 0 a 300 A, conforme figura 11. Se a corrente no enrolamento secundário (I2) neste instante for 4,7 A, qual deve ser o valor da corrente na medido na escala do amperímetro neste instante?
																																																																																																																																																																																																																			
6)MISCELÂNEA - MEDIÇÃO DE TENSÃO E CORRENTE:
 6.1)Duas resistências R1 = 120 Ω e R2 = 60 Ω estão ligadas em série, conforme figura 12. A tensão de pico (Vm) em R2 é 
 de 220 V e sua expressão é dada por v2 = 220.cos377.t. A tensão eficaz da fonte (E) medida no voltímetro de 
 ferromóvel (V) e a corrente medida no amperímetro de ferromóvel (A), são respectivamente:
 (A)120,00 e 1,03 (B)180,40 e 1,42 (C)220,00 e 2,03 (D)466,69 e 2,59 (E)480,00 e 3,49 (F)N.D.R.A.
 Justifique a resposta. OBS: utilize nos cálculos 02 casas decimais.
 6.2)Com base no item 6.1, suponha que o voltímetro e o amperímetro apresentam índices de classe de exatidão (fornecido pelo fabricante) = 1,0 e fundo de escala (calibre), 500 V e 3,0 A. Utilizando o conceito de propagação de erros, e supondo que o fator de potência da carga (R1+R2) seja unitário, podemos dizer que o valor verdadeiro da potência ativa (W) do circuito ficará na faixa de: 
 (A)891,15 a 997,56 (B)922,14 a 1055,98 (C)968,23 a 1098,5 (D)1056,24 a 1.133,8 (E)1.181,78 a 1.235,68 (F) N.D.R.A. Justifique a resposta. OBS: nos cálculos utilize 02 casas decimais.
6.3)Ainda com base nos itens 6.1 e 6.2, podemos dizer que os erros relativos percentuais (%) para medições de tensão, corrente e de potência ativa são (+/-), respectivamente: 
 (A)2,23; 1,07 e 1,16 (B)1,07; 1,16 e 2,23 (C)1,16; 2,23 e 1,07 (D)1,29; 1,41 e 2,70 (E)1,81; 1,91 e 3,72 (F) N.D.R.A. Justifique a resposta. OBS: utilize nos cálculos 02 casas decimais.
 -Dados do fabricante questões 2.3 e 2.4
Medidas Elétricas – I Ex. Escolar – 2013.1 - prof. Carlos Frederico Diniz - POLI/UPE - 08/05/2013
Nota da I Unidade = Nota do I Ex. Escolar x (0,85) + Nota das Práticas I, I e III x (0,15)
TC 
Figura 11 10 
Figura 12 
Figura 10
Figura 9
Figura 8
Figura 7
Figura 6
Figura 5
Figura 4
Figura 3
Tabela 1
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