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UTLIZA��O DO MULTIMETRO.docx

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FACSUL – FACULDADE DE MATO GROSSO DO SUL
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ATIVIDADE EXPERIMENTAL 1
(UTILIZAÇÃO DO MULTÍMETRO)
	
CAMPO GRANDE – MS
ABRIL DE 2015
FACSUL – FACULDADE DE MATO GROSSO DO SUL
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ATIVIDADE EXPERIMENTAL 1
(UTILIZAÇÃO DO MULTÍMETRO)
	
Adailton Rodrigues Lima – RA 01530004557
Edenil Garcia – RA 61010003144
Rafael Leite da Silva – RA 61010002864
Rayoni Pereira Ramos – RA 01530004523
CAMPO GRANDE – MS
ABRIL DE 2015
SUMÁRIO
Introdução .................................................................................................... 4
I – Fundamentação Teórica....................................................................... 5
1. Tensão elétrica ......................................................................................... 5
2. Corrente elétrica ...................................................................................... 5
3. Resistência elétrica .................................................................................. 7
4. Funcionamento de um multímetro .......................................................... 7
II – Procedimento Experimental............................................................... 8
1. Medida de tensão ..................................................................................... 8
2. Medida de tensão nas tomadas ................................................................ 8
3. Medida de um circuito em série .............................................................. 9
4. Medida de resistência dos resistores ..................................................... 10
5. Medida de resistência humana .............................................................. 10
III – Resultados e Discussões................................................................... 12
IV – Conclusão..........................................................................................14
V –Referências ......................................................................................... 15
INTRODUÇÃO
Nesse experimento iremos abordar a utilização do multímetro para medição de diversos equipamentos. Medir é estabelecer uma relação numérica entre uma grandeza e outra. Medidas elétricas só podem ser realizadas com a utilização de instrumentos para esse fim, ou seja, que permitem a quantificação de grandezas cujo valor não poderia ser determinado através de sentidos humanos. Há instrumentos que permitem a medida de diferentes grandezas elétricas, no nosso caso o conhecido multímetro. Este instrumento permite a medida de tensões, correntes, resistências elétricas, temperatura, capacitância, frequência, entre outras grandezas, aqui abordaremos três delas apenas, sendo elas: tensão, corrente e resistência. A medida de cada uma delas é feita por meio de uma chave seletora no equipamento. O multímetro que iremos utilizar é o digital, sua característica básica é a conversão dos sinais analógicos de entrada em dados digitais. Esta conversão é análogo-digital é realizada por circuitos eletrônicos. Quando utilizamos a chave seletora no equipamento, ocorrem mudanças internas no mesmo, como por exemplo a resistência interna, ou seja, são estas alterações que permitem a inserção do instrumento nos circuitos elétricos sem alteração significativa na grandeza que se deseja medir. 
I - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
1.Tensão Elétrica ou diferencial de potencial (ddp).É a diferença de potencial entre dois pontos. A tensão elétrica também pode ser explicada como a quantidade de energia gerada para movimentar uma carga elétrica. Pode-se citar o exemplo de uma mangueira com água, a qual no ponto entre a entrada de água e saída exista uma diferença na quantidade de água, essa diferença é a ddp entre esses dois pontos. Já em um condutor, onde circula a carga de energia elétrica, a diferença entre o gerador e o consumidor é que simboliza qual é a tensão que existe nesse condutor. Alguns exemplos de geradores de tensão: usinas hidrelétricas, pilhas e baterias. Na figura abaixo podemos ilustrar um exemplo de circuito elétrico, com um gerador e um consumidor.
Figura 1 (Circuito elétrico)
Nesse exemplo, o gerador que é a pilha, libera uma partícula eletrizada, que percorre o fio condutor e faz acender a lâmpada, depois essa partícula continua o seu percurso até retornar a pilha.
Com isso podemos concluir que tensão elétrica é quantidade de energia que um gerador fornece para movimentar uma carga elétrica. Pode-se calcular a tensão elétrica utilizando a seguinte fórmula: U = Eel/Q, onde (U é a tensão elétrica, Eel é a energia elétrica e Q é a quantidade de carga eletrizada).
2. Corrente Elétrica.Embora uma corrente elétrica seja um movimento de partículas carregadas, nem todas as partículas carregadas que se movem produzem uma corrente elétrica. Para que exista uma corrente elétrica através de uma dada superfície, é preciso que haja um fluxo líquido de cargas através da superfície. Alguns exemplos:
Os elétrons livres (elétrons de condução) que existem no interior de um fio de cobre se movem em direções aleatórias com uma velocidade média da ordem de 10^6 m/s. Se fizermos passar um plano imaginário perpendicularmente a um fio de cobre, elétrons de condução passarão pelo plano nos dois sentidos bilhões de vezes por segundo, mas não haverá uma corrente elétrica no fio. Se ligarmos as extremidades do fio a uma bateria, porém, o número de elétrons que atravessam o plano em um sentido se tornará ligeiramente maior que o número de elétrons que atravessam o plano no sentido oposto, em consequência, haverá um fluxo líquido de cargas e, portanto, uma corrente elétrica no fio.
O fluxo de água em uma mangueira representa um movimento de cargas positivas (os prótons das moléculas de água) da ordem de milhões de C/s. Entretanto, não existe um fluxo líquido de cargas, já que existe também um movimento de cargas negativas (os elétrons da moléculas de água) que compensa exatamente o movimento de cargas positivas. Em consequência, a corrente elétrica associada ao movimento de água no interior de uma mangueira é zero.
Um condutor metálico, que tem a característica de elétrons livres, quando é conectado a um polo positivo, e em sua outra extremidade a um polo negativo, esses elétrons inicialmente livres e desordenados iniciam um movimento ordenado e em um sentido – a corrente elétrica, logo, podemos definir como movimento ordenado de cargas elétricas.
Sentido da corrente elétrica, para o sentido da corrente temos que diferenciar o sentido real do sentido convencional.
Figura 2 (Sentido da Corrente)
Intensidade da corrente elétrica, observando os elétrons que passam por uma secção transversal de um fio podemos medir a quantidade média de elétrons que passam pelo fio, assim a intensidade média da corrente “i” em um condutor em um intervalo de tempo ∆t, é definido como: i = Q/∆t no S.I. é definida em “A” (amperes).
3. Resistência Elétrica.Quando aplicamos a mesma diferença de potencial às extremidades de barras de mesmas dimensões feitas de cobre e de vidro, os resultados são muito diferentes. A mesma característica do material que determina a diferença é a resistência elétrica. Medimos a resistência entre dois pontos de um condutor aplicando uma diferença de potencial V entre esses pontos e medindo a corrente i resultante, a resistência R é dada por: R = V/i. Um condutor cuja função em um circuito é introduzir uma resistência é chamado de resistor. Os resistores são elementos de circuito que consomem energia elétrica, convertendo-a integralmente em energia térmica. A conversão de energia elétrica em energia térmica é chamada de Efeito Joule. Os resistores podem ser encontrados em vários objetos, como por exemplo no chuveiro, na lâmpada, etc. A figura abaixo nos mostra como os resistores são representados em um circuito elétrico.
Figura 3 (Resistores)
4. Funcionamento de um Multímetro. Não podemos ver ou sentir as correntes que são muito fracas que circulam peloscircuitos eletrônicos ou mesmo saber o que ocorre com um componente quando submetidos a determinadas tensões. Para que se possa então avaliar o estado de circuitos e componentes precisamos de um auxiliar, um instrumento, que possa traduzir de forma que nossos sentidos possam perceber, o que ocorre nos circuitos eletrônicos. O mais simples e também o mais importante desses instrumentos é o multímetro. O multímetro é o instrumento usado para se realizar medidas de propriedades físicas de elementos de um circuito elétrico. Suas principais funções são as de voltímetro, mediante a qual são medidas diferenças de potencial; de amperímetro, mediante a qual são feitas medidas da intensidade de corrente elétrica; e o ohmímetro, mediante o qual são feitas medidas de resistência elétrica.O multímetro 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 transferidos para um computador pessoal.
II–PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
1.Medida de Tensão. Utilizando a escala de medida DC (Corrente contínua) efetuamos as medidas de tensão de uma bateria de 9V e de uma pilha de 1,5V. Conforme demonstra as figuras a seguir:
Figura 4 (Medida de Bateria 9V) Figura 5 (Medida de Pilha 1,5V)
TABELA 1
	
	BATERIA DE 9V
	PILHA DE 1,5V
	ESCALA
	1000 V
	200 V
	20 V
	2 V
	20 V
	1000 V
	TENSÃO
	007V
	08,9 V
	9,00 V
	1,491 V
	1,46 V
	01,3 V
Chegamos a esses valores demonstrados na tabela acima utilizando o multímetro para efetuar essas medidas, no multímetro o deixamos na opção de voltímetro, pois ele é o responsável para medir a diferença de potencial (ddp) entre dois pontos, por esse motivo deve ser ligado sempre em paralelo com o trecho do circuito do qual se deseja obter a tensão elétrica. Para não atrapalhar o circuito, sua resistência interna deve ser muito alta, a maior possível, se sua resistência interna for muito alta, comparada às resistências do circuito, consideramos o aparelho como sendo o ideal.
2. Medida de Tensão nas Tomadas.Para medir a tensão nas tomadas utilizamos o multímetro na escala AC (Corrente Alternada), como tínhamos apenas tomadas de 127V tiramos apenas uma medida em duas escalas diferentes.
Figura 6 (Medida de Tensão na Tomada 127V)
TABELA 2
	
	TOMADA DE 127 V
	ESCALA
	700 V
	200 V
	TENSÃO
	120 V
	123,6 V
3. Medida de um Circuito em Série. Circuito em série são componentes elétricos ou eletrônicos conectados em série. Ou seja, estarão conectados consecutivamente um com o outro. Para essa medida utilizamos o multímetro na opção de Amperímetro, pois ele é usado para fazer a medição da intensidade do fluxo de corrente elétrica, o amperímetro funciona da seguinte maneira, ele é colocado em série com o circuito, sendo necessário abrir esse circuito no local onde se possa ter uma corrente, um exemplo de amperímetro é o alicate amperímetro, como diz a Lei de Faraday, todo fio carregado eletricamente, ele produz um campo magnético onde no alicate é envolto por uma corrente secundária a qual se juntam para se ter a corrente no condutor.
Figura 7 (Circuito em Série)
TABELA 3
	RESISTÊNCIA
	1 kΩ
	470 Ω
	47 Ω
	ESCALA
	200 mA
	200 mA
	200 mA
	CORRENTE
	5,7 mA
	12,6 mA
	119,7 mA
4. Medida de Resistência dos Resistores.Para essa medida utilizamos o multímetro na função de ohmímetro. O Ohmímetro é utilizado para medir a resistência elétrica, partimos de sua própria definição: a oposição à passagem da corrente, se quisermos média de uma resistência elétrica basta então aplicar uma tensão nesta resistência de modo que uma corrente seja forçada a circular. Pela intensidade desta corrente podemos ter uma ideia da sua resistência, se a corrente for reduzida é porque a resistência é elevada, se for intensa é porque a resistência é pequena.
Figura 8 (Resistor)
TABELA 4
	RESISTOR
	47 Ω
	1 kΩ
	470 Ω
	ESCALA
	200 Ω
	2 kΩ
	2 kΩ
	RESISTÊNCIA
	47,1 Ω
	999 Ω
	0,461 kΩ
5. Medida de Resistência Humana.Antes de apresentarmos os valores obtidos, vamos esclarecer um pouco a respeito dessa resistência.Nosso corpo é composto de aproximadamente 60% de solução salina, a medicina denomina esta solução de soro fisiológico, sendo assim é um ótimo condutor de eletricidade. A cada pulsação nossa, ou seja, a cada batida do nosso coração, é produzida uma corrente de um ciclo por segundo que produz um watt de potência elétrica.
Esta potência varia de pessoa para pessoa, e dependem exclusivamente da Ωconstituição orgânica das células e também da condutibilidade do corpo. Sendo assim, nosso corpo produz eletricidade. Sobre a condutibilidade do corpo, ela é diferente de acordo com o tipo de pele dos indivíduos. A pele seca, por exemplo, é a que acumula maior resistência, enquanto que a pele úmida apresenta baixa resistência. Pessoas que possuem alta resistência não podem trabalhar com materiais inflamáveis e nem mesmo entrar em salas de cirurgia, porque nas substâncias anestésicas encontramos substâncias que podem explodir espontaneamente em contato com eletricidade estática. Na história da humanidade já foram registrados vários acidentes envolvendo pessoas de alta resistência em contato com produtos inflamáveis.
TABELA 5
	RES. HUMANA
	ADAILTON
	EDENIL
	RAFAEL
	RAYONI
	ESCALA
	2 MΩ
	RESISTÊNCIA
	180 MΩ
	625 MΩ
	290 MΩ
	130 MΩ
	MÉDIA
	306,25 MΩ
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Conforme a sequência do experimento obtivemos medidas de tensão de uma bateria de 9V e uma pilha de 1,5V, conforme valores descritos na tabela 1. Podemos descrever na tabela 6 a taxa de variação em porcentagem:
TABELA 6
	
	BATERIA DE 9 V
	PILHA DE 1,5 V
	ESCALA
	1000 V
	200 V
	20 V
	2 V
	20 V
	1000 V
	TENSÃO
	007V
	08,9 V
	9,00 V
	1,491 V
	1,46 V
	01,3 V
	ERRO (%)
	22,2
	1,2
	0
	0,7
	2,7
	13
De acordo com os resultados apresentados acima, notamos que os valores variam dos que são apresentados nominalmente, conforme aumentamos a escala utilizada no voltímetro.
Em seguida verificamos a tensão na tomada de 127V nominal, onde tivemos o resultado de 120V com uma escala de 700V. Nesse caso temos que o valor de 120Vestá dentro do padrão e a taxa de variação aceitável nesse caso é de até 5%.
Partindo para o circuito em série, observamos que a teoria está de fato correta, onde diz que conforme a resistência de um circuito aumenta a sua corrente então diminui. Isso é comprovado nos valores descritos na tabela 2.
Nas medições de resistência, comparamos primeiramente os valores medidos pelo multímetro aos devidos valores nominais de cada resistor, utilizando a menor escala possível para medi-los, assim obtivemos valores dentro de uma variação aceitável. Todo equipamento de medição existe uma taxa de variação em sua calibragem entre 0 a 10% a maior ou menor em referência ao valor do fabricante.
TABELA 7
	VALOR NOM.
	ESC. UTILIZADA
	VALOR OBTIDO
	VARIAÇÃO (%)
	47 Ω
	200 Ω
	47,1 Ω
	O,212
	1kΩ
	2 kΩ
	999 Ω
	0,100
	470 Ω
	2 kΩ
	0,461 kΩ
	0,192
Algumas questões que precisamos analisar.
1. Porque não se deve selecionar a função de amperímetro ao se efetuar medidas de tensão?
Não podemos utilizar o equipamento no modo amperímetro pois o seu circuito interno possui uma resistência muito pequena, o que ocasionaria um curto no mesmo e danificaria o equipamento.
2. Porque não se deve selecionar a função de ohmímetro ao se efetuar medidas de tensão ou corrente?
Pois nessa função o equipamento fornece uma tensão interna, ou seja, uma tensão própria, o que em contato com outra tensão levaria o equipamento a um curto.
3. Digamos que um acadêmico esteja efetuando, separadamente, a medida das resistências de dois resistores de valores nominais 3,3 kΩ e 560 kΩ, respectivamente, e segure diretamente com as mãos os terminais dosresistores durante as medidas. Avalie qual seria o erro percentual aproximado introduzido em cada caso. 
No caso de duas resistências, a resistência equivalente é o produto das resistências dividido pela soma, ao realizar os cálculos podemos notar que quando duas ou mais resistências são ligadas em paralelo, a resistência equivalente é menor que a menor das resistências. 1º caso: ou seja, a taxa de variação foi de apenas 0,04%.
2º caso: ou seja a taxa de variação foi de apenas 0,2%.
4. Quais seriam as possíveis fontes de erro das aferições realizadas no laboratório?
Selecionar o valor de escala muito acima dos valores nominais, uma outra possível fonte de erro seria a taxa de variação fornecida pelo equipamento.
CONCLUSÃO
Com base na teoria de medições do multímetro, realizamos experimentos em três escalas diferentes, sendo eles o voltímetro, o amperímetro e a resistência. Os resultados obtidos são coerentes, pois são bem próximos dos valores nominais. Isso se comprova facilmente nas medições de resistência, pois é bem mais difícil um resistor perder suas propriedades do que ter certeza do valor medido em uma pilha por exemplo, pois esta pode perder carga ou no caso do valor da corrente elétrica medido em um circuito que depende diretamente da tensão e da resistência. 
O experimento foi satisfatório, pois além de alcançar resultados coerentes, foi possível notar grau de incerteza do equipamento medindo o mesmo objeto com variações na escala. Devido a isso, aprendemos a escolher o modo e o tamanho da escala para realizar medidas envolvendo tensão, corrente e resistência, sendo assim atingimos o objetivo, que é aprender a utilizar um multímetro.
REFERÊNCIAS
http://www.infoescola.com/fisica/tensao-eletrica/
http://www.infoescola.com/fisica/corrente-eletrica/
http://www.brasilescola.com/fisica/calculo-resistencia-eletrica.htm
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/instrumentacao/108-artigos-diversos/1899-ins069
Fundamentos de Física, volume 3: eletromagnetismo / David Halliday, Robert Resnick, Jearl; tradução e revisão técnica Sérgio de Biasi – Rio de Janeiro.

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