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Instituto Federal de Sergipe Aluno: Laerton dias Alves Professor: Diego Coriolano Disciplina: Eletricidade experimental Relatório sobre Resistores e Aparelhos de medição. Lagarto 06/09/2019 2 Sumário Introdução.....................................................................................................................3 Objetivos.......................................................................................................................3 Fundamentação teórica................................................................................................3 Aparelhos de medição..................................................................................................4 Equações......................................................................................................................5 Materiais utilizados.......................................................................................................5 Métodos........................................................................................................................5 Conclusão.....................................................................................................................8 Referências..................................................................................................................9 3 Relatório sobre Resistores e Aparelhos de medição. Introdução A eletrônica teve um grande avanço com os transistores. Com a chegada dos semicondutores ela dominou o mercado. Promovendo boa redução de custos na indústria e maior segurança e eficiência das máquinas. Para entender essa ciência é preciso conhecer e compreender conceitos básicos como corrente, tensão e resistência. Em consequência, é preciso saber operar e compreender instrumentos de medição como os multímetros. Além disso, é necessário conhecer os componentes do mundo eletrônico, como o resistor, item de elevada importância em circuitos impressos, que detém a função de dificultar a passagem da corrente, como será explicado posteriormente. Objetivos: • Ler o valor nominal de um resistor por meio dos códigos. • Realizar medidas de corrente, tensão e resistência em circuitos resistivos. • Verificar a influência das resistências para um circuito. Fundamentação Teórica Resistor Um resistor tem por finalidade dificultar (resistir) á passagem da corrente elétrica por meio de seu material. Essa resistência tem como unidade de medida o Ohm (Ω). O resistor mais comum é o de filme, apesar da existência de outros tipos. O tamanho do resistor não está relacionado a sua capacidade resistiva, mas à sua potência. Quanto maior o resistor, maior será sua potência. Devido o tamanho reduzido de alguns capacitores, seria inviável utilizar de inscrições para a sua identificação. Para isso é utilizado um sistema de faixas de cores. Partindo das definições de Boylestad, tem-se que a primeira e a segunda faixa representam o primeiro e o segundo dígito da resistência respectivamente. A terceira faixa representa o multiplicador da resistência mostrada pelas faixas 1 e 2. A quarta faixa por sua vez indica a precisão do valor de resistência tolerável do resistor. A imagem a seguir mostra uma tabela de cor de resistores. 4 Tabela 1. Tabela de cor dos resistores. Fonte: Athos Electronics. Aparelhos de Medição De acordo com Boylestad, o amperímetro é utilizado com o fim de medir a intensidade da corrente elétrica, dada em Ampére (A). Já o voltímetro tem a finalidade de medir a diferença de potencial entre dois pontos, medido em Volts (V). O ohmímetro por sua vez, tem como objetivo medir a resistência de um elemento ou de elementos combinados mostrada em Ohms (Ω), dentre outras funções. Para medir a corrente do circuito, Boylestad diz que é preciso ligar o amperímetro em série com um circuito, assim é necessário abrir o circuito. Para se obter uma corrente positiva, a corrente deve entrar pelo terminal positivo do aparelho. Para encontrar a diferença de potencial, o autor afirma que o voltímetro deve estar ligado em paralelo com os dois pontos desejados. Já para se obter uma medição positiva, a ponta de prova positiva deverá estar conectada ao ponto de maior potencial, e assim a negativa com o de menor potencial. A resistência de um elemento, tal qual um resistor, pode ser medida, conforme Boylestad, colocando as pontas de prova do ohmímetro nos terminais do resistor, sem se preocupar com qual fio se conecta a qual extremidade. O autor enfatiza que jamais se deve conectar um ohmímetro a um circuito energizado. 5 Apesar da existência de cada aparelho individualmente, já existem aparelhos que fazem todas essas funções, ainda respeitando o modo de realização de cada procedimento. São os multímetros, que podem ser analógicos ou digitais. Equações A resistência de um circuito ou ponto é determinada pela equação A: R = V / I Com: R = resistência V = Tensão I = corrente. Assim temos que: Eq. B → V = R * I e que Eq. C→ I = V / R O somatório da diferença de potencial em um circuito fechado deve ser igual a 0, de acordo com a lei de Kirchhoff, o que nos dá a Eq. D → ∑ V =0 Materiais utilizados: • Resistor de 68 KΩ; • Resistor de 620 Ω; • Resistor de 270 Ω; • Resistor de 2,2 KΩ; • Resistor de 33 KΩ; • Uma fonte de tensão contínua; • Uma matriz de contato; • Um multímetro; • Cabos Variados; Métodos 1. Com a tabela de cores foi encontrado o valor nominal de cada resistor. Em seguida, com o ohmímetro verificou-se o valor real, como mostra a tabela 2 a seguir: Tabela 2 Comparação entre Valor Nominal e Real de Resistência Valor Nominal 68 KΩ 620 Ω 270 Ω 2,2 KΩ 33 KΩ Valor Real 65,3 KΩ 616,6 Ω 271,3 Ω 2,19 KΩ 32,8 KΩ Erro encontrado % 3,97% 0,56% 0,48% 0,45% 0,6% Erro tolerado % 5% 5% 1% 5% 5% Fonte: Autor. 6 2. Montou-se o circuito 1 a seguir: Figura 1. Circuito 1. Fonte: Autor. Dessa forma foi possível montar a tabela 3 a seguir, com as tensões em cada resistor: Tabela 3 Análise da Tensão para o Circuito 1 Tensão da fonte Tensão em R1 Tensão em R2 Resistência Total Tensão Total no circuito 10,3 V 6,92V 3,36V 101 KΩ 10,28V Fonte: Autor. 3. Em sequência foi montado o circuito 2 como mostra a figura seguinte: Figura 2. Circuito 2. Fonte: Autor. Para o circuito acima a corrente encontrada pelo amperímetro foi de 166,8 µA. Esse resultado converge com o valor proposto pela Eq. C: I=V / R 7 I=11,3 / 68000 → I = 166,176 µA 4. O circuito 2 então foi realizado com outros resistores, de modo que a tabela abaixo apresenta as informações obtidas: Tabela 4 Valores de corrente Elétrica 68 KΩ 2,2 KΩ 270 Ω 620 Ω 166,8 µA 5 mA 41 mA 18 mA Fonte: Autor. 5. Por fim houve a resolução do questionário. 5.1 Por meio da equação D, testa-se para a tabela 3: 10,3 – 6,92 – 3,36 = 0,02 Pela equação C, verifica-se a tabela 4: I = 11,3 / 68000 → I = 166,17 µA, erro de 0,38% I = 11,3 / 2200 → I = 5,13 mA, erro de 2,16% I = 11,3 / 270 → I = 41,85 mA, erro de 2% I = 11,3 / 620 → I = 18 mA, erro de 1% 5.2 A figura 5 ilustra os polos corretos dos instrumentos de medição: Figura 3. Circuito 3. Fonte: Autor. 5.3 a. Para R1 deve interromper em A.b. Para R2 deve interromper em E. c. Nenhum desses pontos fornece exatamente a corrente em R3, mas ela pode ser encontrada colocando um amperímetro em C e outro em D, depois basta subtrai o valor D do valor C. d. Para R4 pode interromper em D ou G. e. Para R3 e R4 deve interromper em C ou F. 8 5.4 Como desvantagem apresenta o fato de poder ocorrer erros na leitura, com grandes oscilações do valor mostrado em multímetros digitais ou mesmo em analógicos, o que leva a erros de aproximação por parte do aparelho e do operador. Em medição de corrente, a vantagem seria de proteger o amperímetro de uma possível corrente muito alta para um terminal, evitando danos ao aparelho. Conclusão Os resistores utilizados apresentam erros dentro de sua margem de tolerância proposta, portanto estavam aptos a serem utilizados. Contudo, mesmo com uma margem de erro adequada, a incerteza dos resistores aliada a incerteza do aparelho de medição e possíveis erros durante a operação, levaram ao somatório das tensões resultar em 0,02 V no circuito 1, quando de acordo com a lei de Kirchhoff deveria resultar em 0. A medição das correntes para o circuito 2 e tabela 4 também apresentou pequenas variações quando comparadas aos valores nominais. Contudo, todas tiveram menos de 2,2% de variação, sendo assim aceitáveis, ao considerar que a maioria dos resistores tinha tolerância de 5% de erro e aceitar a existência de erros operacionais e a incerteza do amperímetro. 9 Referências Athos Electronics. Código de Cores de Resistores. Disponível em 02/09/2019 no endereço: https://athoselectronics.com/codigo-de-cores-de-resistores/. Boylestard, Robert L. Introdução à Análise de circuitos. 12 edição.