relatorio fisica Experimental II Relatório Multímetro (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA - UFPB
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
MEDIDAS ELÉTRICAS – USO DO MULTÍMETRO
Abner Lins Silva – 2016085503
Gabriel Silva Andrade – 11509171
Yasmin Pacheco Barboza de Lira – 2016089182
JOÃO PESSOA
2018
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO TEÓRICA.............................................................................
OBJETIVOS.......................................................................................................
MATERIAL UTILIZADO..............................................................................
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E RESULTADOS............................
CONCLUSÃO....................................................................................................
BIBLIOGRAFIA..........................................................................................
1. INTRODUÇÃO TEÓRICA
1.1- Multímetro:
	O multímetro, um dos aparelhos utilizado nessa aula experimental, nada mais é do que um equipamento utilizado para fazer a medição elétrica de três tipos diferentes: Voltímetro, Ohmímetro e Amperímetro. Com esse aparelho você também consegue medir a capacitância, temperatura, frequência de sinais alternados, dentre outras grandezas elétricas. Para estabelecer qual é o tipo de medição que deve ser realizada com o multímetro, basta acionar uma chave rotativa que existe neste aparelho e escolher a medição que deseja fazer. Atualmente existem dois tipos básicos de multímetro: analógico (que apresenta um mostrador com diversas escalas graduadas) ou digital (que possui um visor digital de cristal líquido). 
1.2- Resistores:
Já os resistores são dispositivos que compõe circuitos elétricos diversos, a sua finalidade básica é a conversão de energia elétrica em térmica (Efeito Joule). Outra função dos resistores é a possibilidade de alterar a diferença de potencial em determinada parte do circuito, isso ocorre por conta da diminuição da corrente elétrica devido a presença do equipamento. Os resistores estão presentes na maioria dos equipamentos utilizados em nosso cotidiano, seja nos chuveiros elétricos com a função de fornecer calor à água, ou na composição de circuitos eletroeletrônicos. Os resistores que compõem circuitos elétricos geralmente possuem quatro faixas coloridas, a função das cores é determinar o valor da resistência do resistor sem a necessidade de aparelhos de medida.
As duas primeiras faixas de cores representam os dois primeiros algarismos do valor da resistência. A terceira faixa indica o número de zeros que compõem o valor da resistência. A quarta faixa representa a tolerância ou incerteza da medida do valor do resistor. Sendo dourada, a incerteza será de 5%, a prateada mostra que o resistor possui incerteza de 10 %. Caso não exista a quarta faixa, a incerteza no valor da resistência do resistor será de 20 %.
1.3- Pilhas e Baterias:
O processo químico de troca de elétrons, conhecido como oxirredução, é responsável pelo funcionamento e propriedades das pilhas e baterias de nosso cotidiano. “No dia-a-dia usamos os termos pilha e bateria indistintamente. Pilha é um dispositivo constituído unicamente de dois eletrodos e um eletrólito, arranjados de maneira a produzir energia elétrica. Bateria é um conjunto de pilhas agrupadas em série ou paralelo, dependendo da exigência por maior potencial ou corrente. ” Desse modo, o processo eletrolítico envolvido em uma pilha ou em uma bateria é o mesmo, e trata de uma troca de elétrons entre duas espécies, um agente oxidante e um agente redutor. Por exemplo, no caso da pilha alcalina tem-se uma barra de manganês metálico eletroliticamente puro, imerso numa pasta de hidróxido de zinco. Dela são conhecidos os respectivos potenciais-padrão de redução, conforme as equações abaixo:
Mn2+  +  2e → Mn0     E0 = -1,18V
Zn2+  +  2e  → Zn0      E0 = -0,76V
Inicialmente, ambas as equações apresentam uma redução (recebimento de elétrons). Para se chegar ao potencial gerado pela pilha, deve-se inverter a equação de menor valor, independentemente de sua natureza, invertendo-se assim o sinal matemático da mesma, de modo a chegar-se a:
Mn0 →    Mn2+  +  2e E0 = +1,18V
Zn2+  +  2e  → Zn0      E0 = -0,76V
Ao se somar os potenciais de oxidação (primeira equação) e de redução (segunda equação), chega-se o potencial gerado pela pilha na associação dos dois metais. No caso, a pilha possui um potencial de +0,42 volts. Ao se associar, em série ou paralelo, conjuntos individuais dessa dupla de metais, aumentando o potencial referido potencial individualmente, formamos uma bateria.A função primária de uma pilha é converter energia química em energia elétrica, por meio de uma reação espontânea de troca de elétrons entre duas espécies (eletrodos), geralmente metálicas. Forma-se um eletrodo no momento em que se tem um fragmento metálico imerso em uma solução de seus íons. No caso, pode-se denominar esse dispositivo de pilha galvânica, pilha elétrica ou ainda simplesmente pilha.
1.4- Potenciômetro:
Potenciômeto é um componente eletrônico que cria uma limitação para o fluxo de corrente elétrica que passa por ele, e essa limitação pode ser ajustada manualmente, podendo ser aumentada ou diminuída. Os potenciômetros e o resistores tem essa finalidade de limitar o fluxo de corrente elétrica em um circuito, a diferença é que o potenciômetro pode ter sua resistência ajustada e o resistor comum não pode pois ele possui um valor de resistência fixo. O potenciômetro comumente possui três terminais e um eixo giratório para ajuste da sua resistência, e normalmente são usados em controle de volumes de aparelhos de som, controle de posicionamento em controles de vídeo games, controle de brilho e contraste em telas LCD. A resistência de um potenciômetro é medida em ohms, e normalmente a resistência informada em um poteniômetro é a sua resistência máxima, em ohms. Por exemplo se você comprar um potenciômetro de 10K ohms, os 10k ohms são sua resistência máxima, e teoricamente ele pode variar sua resistência de um pouco mais de 0 até 10k ohms. Os potenciômetros são utilizados em circuitos de baixa tensão e corrente, devido a sua baixa potência que normalmente vai de 0,25w a 1w. Se você necessitar de um pouco mais de potência pode usar um potenciômetro de fio, que pode suportar comumente 4w, ou um reostato. 
 
Os símbolos do potenciômetro comumente utilizados em esquemas de circuitos eletrônicos são mostrados abaixo:
2. OBJETIVOS
Aprender a utilizar o multímetro;
Fazer medições de tensões para correntes contínuas em uma pilha, bateria e uma fonte de corrente;
Fazer medições de tensões para correntes alternadas em uma fonte de corrente;
Fazer medições da resistência elétrica para um resistor e potenciômetro;
Calcular incertezas de cada medição;
Calcular a diferença e fazer comparação entre valor nominal e valor medido em cada medição.
3. MATERIAL UTILIZADO
Multímetro
Bateria 
Pilha 
Resistor
Potenciômetro
Fonte de corrente
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E RESULTADOS
Nesse experimento foram feitas três tipos de medições, entre elas estão a medição de voltagem para corrente contínua, onde foi feita em pilhas, baterias e em uma fonte de corrente contínua, a medição de voltagem para corrente alternada, feita apenas para uma fonte de corrente alternada e a medição da resistência que foi feita em um resistor e um potenciômetro, todas essas aferições tiveram como auxílio um multímetro semelhante ao representado na figura 1. Os resultados e cálculos estão descritos nas próximas sessões. 
Figura 1: Multímetro
Fonte: Boson Treinamentos
4.1. MEDIÇÃO DE TENSÃO PARA CORRENTE CONTÍNUA
A tensão elétrica é a diferença de potencial entre dois pontos, medida em Volt, essa DDP é importante pois um aparelho elétrico só funciona quando se cria uma diferença de potencial entre os pontos em que estiver ligado para que as cargas possam transitar. 
Para a primeira parte do experimento foi utilizado uma corrente contínua, que é consideradaquando não altera seu sentido, ou seja, é sempre positiva ou sempre negativa, a maior parte dos circuitos eletrônicos trabalham com correntes contínuas.
Gráfico 1: Comportamento da corrente contínua em função do tempo
Fonte: Blog Só Física
4.1.1. PILHAS E BATERIAIS
Antes de fazer a medição foi necessário definir a escala adequada para cada medição, como o valor nominal da pilha e da bateria eram 1,50 V e 9V, respectivamente, escolheu-se o valor mais próximo superior a essa tensão, ou seja, 2V para pilha e 20V para bateria. Assim para primeira medição as ponteiras foram posicionadas nos polos positivos e negativos da pilha e da bateria, e o resultado do valor da tensão foi apresentado pelo display do aparelho e está descrito na tabela 1.
Tabela 1: Medição de DDP pilhas e baterias
	Dispositivo
	Valor Nominal (V)
	Valor Medido (V)
	Escala (V)
	Incerteza
	Diferença (%)
	Pilha
	1,50
	1,49
	2
	0,02
	0,66%
	Bateria
	9,00
	8,26
	20
	0,05
	8,22%
Fonte: Elaborado pelo autor
Nos cálculos das incertezas para correntes contínuas foi utilizado a equação 1 e para o cálculo da diferença foi utilizado a equação 2:
Assim foi calculado as incertezas e diferenças para as pilhas e baterias: 
4.1.2. FONTE DE CORRENTE CONTÍNUA
Novamente para fazer a medição foi necessário definir a escala adequada para cada medição, como o valor nominal da fonte varia de 2V a 12V, escolheu-se o valor mais próximo superior a essas tensões, ou seja, 20V. Assim para segunda medição as ponteiras foram posicionadas nos canais de tensão, e o resultado do valor da tensão foi apresentado pelo display do aparelho e está descrito na tabela 2.
Tabela 2: Medição de DDP para fonte com corrente contínua
	Dispositivo
	Valor Nominal (V)
	Valor Medido (V)
	Escala (V)
	Incerteza
	Diferença (%)
	Fonte de Corrente Contínua
(CC – V ou DC – V)
	2
	1,95
	20
	0,02
	2,50%
	
	4
	3,76
	20
	0,03
	6,00%
	
	6
	5,94
	20
	0,04
	1,00%
	
	8
	8,10
	20
	0,05
	1,25%
	
	10
	10,30
	20
	0,06
	3,00%
	
	12
	12,04
	20
	0,07
	0,33%
Fonte: Elaborado pelo autor
Nos cálculos das incertezas para correntes contínuas foi utilizado a equação 1 e para o cálculo da diferença foi utilizado a equação 2 descritos na sessão anterior. Assim foi calculado as incertezas e diferenças para a fonte conforme variação do valor nominal:
4.2. MEDIÇÃO DE TENSÃO PARA CORRENTE ALTERNADA
Para a segunda parte do experimento foi utilizada uma corrente alternada, quando encontramos uma corrente que varia entre valores positivos e negativos, ou seja, quando os elétrons executam um movimento de vai e vem, estamos lidando com uma corrente alternada, esse tipo de corrente é geralmente encontrada na rede elétrica residencial, em outras palavras, é a corrente medida na tomada de casa.
Gráfico 1: Comportamento da corrente alternada em função do tempo
Fonte: Blog Só Física
4.2.1. FONTE DE CORRENTE ALTERNADA
Como de costume para fazer a medição foi necessário definir a escala adequada para cada medição, como o valor nominal da fonte varia assumia os valores de 6V e 12V, escolheu-se o valor mais próximo superior a essas tensões, ou seja, 20V. Assim para terceira medição as ponteiras foram posicionadas nos canais de tensão, e o resultado do valor da tensão foi apresentado pelo display do aparelho e está descrito na tabela 3.
Tabela 3: Medição de DDP para fonte com corrente alternada
	Dispositivo
	Valor Nominal (V)
	Valor Medido (V)
	Escala (V)
	Incerteza
	Diferença (%)
	Fonte de Corrente Alternada
	6
	6,13
	20
	0,08
	2,16%
	
	12
	12,26
	20
	0,10
	2,16%
Fonte: Elaborado pelo autor
Nos cálculos das incertezas para correntes alternada foi utilizado a equação 3 e para o cálculo da diferença foi utilizado a equação 2 descrita na sessão anterior. 
Assim foi calculado as incertezas e diferenças para a fonte conforme variação do valor nominal:
4.3. MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA
A resistência elétrica é a capacidade que um corpo tem de opor-se a passagem da corrente elétrica, comumente medida em Ohm Ω, que representa Volt/Ampére. Ou seja, quando maior a resistência mais difícil será a passagem de corrente elétron e vice-versa.
4.3.1. RESISTOR
Nesse caso foi necessário consultar um código de cores representado na figura 2 para definir o valor nominal da resistência do resistor para definir a escala adequada para da medição, as cores identificadas para cada faixa estão descritas na tabela 5, resultando em um valor nominal de 4,7 kΩ, escolheu-se então o valor mais próximo superior a essa resistência, ou seja, 20kΩ. Assim para quarta medição as ponteiras foram posicionadas nos fios do resistor, e o resultado do valor da resistência foi apresentado pelo display do aparelho e está descrito na tabela 4.
Figura 1: Código de Cores
Fonte: Mundo da Elétrica
Tabela 4: Medição de resistência elétrica de um resistor
	Dispositivo
	Valor Nominal (kΩ)
	Tolerância (%)
	Valor Medido (kΩ)
	Escala (kΩ)
	Incerteza
	Diferença (%)
	Resistor
	4,7
	5
	4,67
	20
	0,05
	0,64%
Fonte: Elaborado pelo autor
Tabela 5: Código de cores para resistor utilizado no experimento
	Resistor
	Cor
	Código de Cores
	1ª faixa
	Amarelo
	
	2ª faixa
	Violeta
	
	Multiplicador
	Vermelho
	
	Tolerância
	Ouro
Fonte: Elaborado pelo autor
Nos cálculos das incertezas para resistência foi utilizado a equação 4 e para o cálculo da diferença foi utilizado a equação 2 descrita na sessão 4.1.1. 
Assim foi calculado as incertezas e diferenças para o resistor:
4.3.2. POTENCIÔMETRO
Por fim, para fazer a medição foi necessário definir a escala adequada para cada medição, que foi 20 kΩ. Assim para última medição as ponteiras foram posicionadas nos três terminais de forma a combinar cada um dele, e o resultado do valor da resistência foi apresentado pelo display do aparelho e está descrito na tabela 6.
Tabela 6: Medição de resistência elétrica de um potenciômetro
	Dispositivo
	Terminais
	Valor Medido (kΩ)
	Escala (kΩ)
	Incerteza
	Potenciômetro
	1-2
	5,30
	20
	0,05
	Valor Nominal (1-3) (Ω)
	1-3
	9,02
	20
	0,08
	
	2-3
	7,70
	20
	0,07
Fonte: Elaborado pelo autor
Nos cálculos das incertezas para resistência foi utilizado a equação 4. Assim foi feito o cálculo das incertezas para cada combinação dos terminais do potenciômetro:
5. CONCLUSÃO
BIBLIOGRAFIA
[1] BLOG SÓ FÍSICA. Corrente Contínua e Alternada. Disponível em: <https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/caecc.php> Acesso em: 29 de novembro de 2018
[2] BRASIL ESCOLA. O que é Resistência Elétrica. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-resistencia-eletrica.htm> Acesso em: 29 de novembro de 2018
 
 [3] BLOG EFEITO JOULE. Tensão elétrica e diferença de potencial (ddp). Disponível em: < https://www.efeitojoule.com/2008/04/tensao-eletrica-e-ddp.html> Acesso em: 29 de novembro de 2018
 [4] Material fornecido pelo professor Joel.
[5] COMO FAZER AS COISAS. Potenciômetro, o que é, para que serve, aplicações e como funciona. Disponível em: http://www.comofazerascoisas.com.br/potenciometro-o-que-e-para-que-serve-e-como-funciona.html
[6] INFOESCOLA. Pilhas e Baterias. Disponível em: https://www.infoescola.com/quimica/pilhas-e-baterias/
[7] MUNDO EDUCAÇÃO. O multímetro. Disponível em: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/o-multimetro.htm