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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA ELETRICA COM HABILITAÇÃO EM ELETRONICA DISCIPLINA DE ELETRICIDADE CIRCUITOS ELETRICOS ALUNO: PROFESSOR: DR. FELIPE NEVES 2020 i 2 1. INTRODUCAO Neste trabalho iremos apresentar o comportamento do circuito elétrico através de componentes utilizados. Veremos na prática como se aplica os conceitos abordados na aula de eletricidade. 1.1 OBJETIVOS Apresentar de maneira pratica o conteúdo ensinado nas aulas teóricas. 2 METODOLOGIA Utilizaremos cálculos teóricos, simulador de circuito online Multisim, Thinkercad para simular o circuito com protoboard e demais equipamentos e componentes do kit Thomas Edson. 3 EXPERIÊNCIA 1: LEI DE OHM Considere as tensões e resistência indicadas na tabela do item E e preencha a mesma conforme solicitado nos itens a seguir. A) Calcule os valores teóricos da corrente para cada um dos casos indicados na tabela. B) Utilizando o Multisim Online, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e resistência, conforme indicado na tabela. C) Realize os seguintes procedimentos experimentais D) Calcule o erro experimental E) Preencha a tabela 1 com os valores obtidos. F) Trace uma curva de corrente por tensão, conforme demonstrado na figura abaixo, para os resultados teóricos e experimentais. G) Utilizando os valores de tensão e correntes obtidas experimentalmente, calcule o valor real do resistor utilizado. 5,4 0,00977= 552 Ω H) Calcule a potência dissipada pelo resistor em cada uma das medições, sabendo que: 𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼 I) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Resposta: Devido ao valo real do resistor ser de 552 Ω, houve diferença entre os valores teóricos e experimentais. V1 (V) R1 A B C D Teórica calculada Simulada no Multisim Experimental utilizando o kit Erro experimental %Erro 0 560 Ω 0 0 0 0 5 560 Ω 8,93 mA 8,9286 mA 9,057 mA -0,014 7 560 Ω 12,5 mA 12,5 mA 12,68 mA -0,014 10 560 Ω 17,85 mA 17,857 mA 18,115 mA -0,014 12 560 Ω 21,43 mA 21,429 mA 21,739 mA -0,014 Tabela 1: 4 P (W) %Erro V1 (V) A B C D Teórica calculada Simulada no Multisim Experimental utilizando o kit Erro experimental %Erro 0 0 0 0 0 5 48,85 kw 48,85 kw 45,28 kw 0,073 7 92,82 kw 92,82 kw 88,76 kw 0,043 10 187,2 kw 187,2 kw 181,15 kw 0,032 12 277,2 kw 277,2 kw 260,86 kw 0,058 Tabela 2: Resultados obtidos. Grafico: V 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 0 5 10 15 20 25 Corrente mA Te n sã o V 5 Valores Teóricos V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 0,632 mV 1,39 2,97 0,632 mA 7 0,886 mV 1,94 4,16 0,886 mA 10 1,265 2,78 5,94 1,265 mA 12 1,518 3,34 7,139 1,158 mA Valores Calculados V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 0,632 mV 1,39 2,97 0,632 mA 7 0,886 mV 1,94 4,16 0,886 mA 10 1,265 2,78 5,94 1,265 mA 12 1,518 3,34 7,139 1,158 mA Valores Calculados V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 0,632 m V 1,39 2,97 0,632 mA 7 0,886 m V 1,94 4,16 0,886 mA 1 0 1,265 2,78 5,94 1,265 mA 1 2 1,518 3,34 7,139 1,158 mA EXPERIÊNCIA 2: DIVISOR DE TENSÃO Valores Teóricos V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 632 mV 1,39 2,97 632 uA 7 886 mV 1,94 4,16 886 uA 10 1,265 2,78 5,94 1,265 mA 12 1,518 3,34 7,139 1,158 mA Dado o circuito a seguir, obtenha as tensões nos resistores R1 (VR1), R2 (VR2) e R3 (VR3) e a corrente I. A) Calcule o valor teórico de cada uma das tensões e corrente do circuito. B) Utilizando o Multisim, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e preencha a tabela. Para realizara a simulação fique atento às referências das pontas de prova do simulador. Valores simulados V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 632,91 mV 1,3924 2,9747 632,91 uA 7 886,08 mV 1,9494 4,1646 886,08 uA 10 1,2658 2,7848 5,9494 1,2658 mA 12 1,5190 3,3418 7,1392 1,5190 mA Tabela 1 valores calculados Realize os procedimentos experimentais: Valores Experimentais V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 632 mV 1,384 2,98 638 uA 7 886 mV 1,93 4,18 894 uA 10 1,26 2,76 5,97 1,28 mA 12 1,51 3,32 7,16 1,54 mA Tabela 4: Valore obtidos experimentalmente 6 C) Calcule o erro experimental %Erro V1 (V) %EVR1 (V) %EVR2 (V) %EVR3 (V) %E (A) 5 0 0,71 -0,33 -0,95 7 0 0 0,48 -0,9 10 0 0,71 -0,33 -1,18 12 0 0,71 -0,29 -2,1 Tabela 5: Cálculo do erro experimental A) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Resposta: Devido ao valo real dos resistores ( 0,982 Ω, 2,14 Ω e 4,64 Ω) houve diferença entre os valores teóricos e experimentais 7 EXPERIÊNCIA 3: DIVISOR DE CORRENTE Dado o circuito a seguir, obtenha as correntes em cada um dos ramos. Figura: Montagem do circuito para o experimento de divisor de corrente A) Calcule a tensão teórica de cada uma das tensões e corrente solicitadas. Valores Teóricos V1 (V) IR1 (V) IR2 (V) IR3 (V) 5 5 mA 2,27 mA 1,063 mA 7 7 mA 3,18 mA 1,48 mA 10 10 mA 4,54 mA 2,12 mA 12 12 mA 5,45 mA 2,55 mA Tabela 1: Valores de corrente elétrica calculada B) Utilizando o Multisim, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão e preencha a tabela. Valores Simulados V1 (V) IR1 (V) IR2 (V) IR3 (V) 5 5 mA 2,27 mA 1,063 mA 7 7 mA 3,18 mA 1,48 mA 10 10 mA 4,54 mA 2,12 mA 12 12 mA 5,45 mA 2,55 mA Tabela 2: Valores de corrente elétrica no simulador C) Realize o experimento. 8 𝐼 Valores Experimentais V1 (V) IR1 (V) IR2 (V) IR3 (V) 5 5,08 mA 2,55 mA 1,28 mA 7 7,31 mA 3,46 mA 1,7 Ma 10 10,4 mA 4,86 mA 2,35 mA 12 12,36 mA 5,76 mA 2,75 mA Tabela 3: Valores de corrente elétrica experimentais D) Calcule o erro experimental: 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 %𝐸𝑟𝑟𝑜 = | 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 %Erro V1 (V) %EIR1 (V) %EIR2 (V) %EIR3 (V) 5 -1,6 -12,33 -20,41 7 -4,42 -8,8 -14,86 10 -4 -7,048 -10,84 12 -3 -5,68 -7,84 Tabela 4: %Erro E) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Devido ao valo real dos resistores ( 0,982 Ω, 2,14 Ω e 4,64 Ω) serem diferente dos valores teóricos houve diferença entre os valores teóricos e experimentais. 9 EXPERIÊNCIA 4: EQUIVALENTE DE THEVENIN A) Utilizando o método de análise nodal, calcule os valores teóricos de todas as correntes, tensões circuito e obtenha circuito equivalente de Thévenin. B) Utilizando o Multisim, simule o circuito e obtenha os valores das correntes, tensões e a tensão equivalente de Thévenin. C) Utilizando o multímetro, meça os valores das correntes, tensões nos resistores, da tensão equivalente de Thévenin ne da resistência equivalente de Thévenin. 1. Para entender melhor como montar o circuito, veja na aula 12 do AVA os itens 5 e 6. 2. Monte o circuito conforme indicado na figura acima 3. Para obter 6 V será necessário utilizar o suporte para 4 pilhas AA. 4. Meça as tensões e correntes seguindo todas as recomendações dos experimentos anteriores A B C D Teórica calculada Simulada no Multisim Experimental utilizando o kit Erro experimental %Erro I1 2,9729 mA 2,9729 mA I2 1,3275 mA 1,3275 mA I3 1,3275 mA 1,3275 mA I4 -1,0583 mA -1,0583 mA I5 2,7037 mA 2,7037 mA V1 9,0271 V 9,0271 V V2 5,4073 V 5,4073 V VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 VR6 VTh 3,44 V 10 Fotos EXPERIÊNCIA 1: LEI DE OHM 11 EXPERIÊNCIA 2: DIVISOR DE TENSÃO 12 EXPERIÊNCIA 3: DIVISOR DE CORRENTE 13 EXPERIÊNCIA 4: EQUIVALENTE DE THEVENIN 14 15 Conclusões A diferença entre osresultados calculados e os resultados experimentais, deu- se devido a tolerância dos resistores. Pude realizar na prática os ensinamentos teóricos dando maior embasamento e fixação no aprendizado. Referências Para realização deste trabalho foi utilizado o Multisim Online, Thinkercad, o Kit Didático Thomas Edison e consulta as aulas teóricas.
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