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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA ELETRÔNICA DISCIPLINA DE ELETRICIDADE ATIVIDADE PRÁTICA DE ELETRICIDADE aluno: OVÍDIO FÁGNER DE ALMEIDA professor: DR. FELIPE NEVES SOUZA GOIANÉSIA - GO 2019 SUMÁRIO RESUMO i ABSTRACT i 1 INTRODUCAO 1 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 1 1.2 OBJETIVOS 2 1.2.1 Objetivo geral 2 1.2.2 Objetivos específicos 2 2 METODOLOGIA 3 2.1 tamanho do trabalho 3 2.2 Especificações gerais para a formatação do texto 3 2.3 equações 4 3 resultados E discussão 5 4 CONCLUSÕES 7 5 AGRADECIMENTOS 8 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 9 ANEXO A 10 RESUMO Este documento aborda a disciplina de Eletricidade do curso de Engenharia Elétrica, da ESPU (Escola Superior Politécnica UNINT ER). Possui atividade pratica com experimento das leis usadas na eletricidade tais como, lei de Ohm, leis de Kirchhoff, divisor de tensão, divisor de corrente, funcionamento de resistores, capacitores e indutores. Segue também detalhamento com fotos dos procedimentos executados e resultados dos mesmos. Na execução da atividade prática foi utilizado o MyLab (Kit Didático Thomas Edson), um conjunto de materiais fornecidos p ela UN INTE R e o Software Multisim Blue. Palavras-chave: Circuitos, Resistores, Capacitores, Lei de Ohm, Leis de Kirchhoff. ABSTRACT This document addresses the Electricit y discipline of the Electrical Engineering course, from ESPU (UNINTER Polytechnic School). It possesses practical activity with experiment of laws used in electricity such as, Ohm's law, Kirchhoff laws, voltage divider, current splitter, resistors, capacitors and inductors. Also detailed with photos of the executed procedures and results of them. In the execution of the practical activity, MyLab (Thomas Edson Teaching Kit), a set of materials supplied by UNINTER and Multisim Blue Software were us ed. Keywords: Circuits, Resistors, Capacitors, Oh’ms law, Kirchhoff laws. i 10 1. INTRODUCAO Essa atividade tem como intuito colocar em prática todos os conceitos abordados na disciplina de eletricidade, como lei de Ohm, leis de Kirchhoff, divisor de tensão, divisor de corrente, funcionamento de resistores, capacitores e indutores. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA As leis de Ohm, postuladas pelo físico alemão Georg Simon Ohm (1787-1854) em 1827, determinam a resistência elétrica dos condutores. Além de definir o conceito de resistência elétrica, Georg Ohm demostrou que no condutor a corrente elétrica é diretamente proporcional à diferença de potencial aplicada, foi assim que ele postulou a Primeira lei de Ohm. Suas experiências com diferentes comprimentos e espessuras de fios elétricos, foram cruciais para que postulasse a segunda lei de Ohm nela, a resistência elétrica do condutor, dependendo da constituição do material, é proporcional ao seu comprimento, ao mesmo tempo, ela é inversamente proporcional à sua área de secção transversal. A lei dos nós de Kirchhoff é baseada na lei da conservação da carga. Ela afirma que, em um nó, a soma algébrica de todas as correntes que chegam e saem é igual a zero. A lei das malhas de Kirchhoff é baseada na lei da conservação da energia e na natureza conservativa dos campos eletrostáticos. Ela afirma que a soma algébrica de todas as diferenças de potencial ao longo de um percurso fechado de qualquer malha deve ser igual a zero. (YOUNG FREEDMAN 2014). As teorias de circuitos elétricos e de eletromagnetismo são as duas teorias fundamentais sobre as quais todos os campos da engenharia elétrica se baseiam. (ALEXANDER, C.K: SADIKU 2013). Um circuito admite um único sentido de corrente com um único valor para cada ramo. Conhecidos os sentidos e as intensidades das correntes em todos os ramos de um circuito, todas as tensões podem também ser determinadas. (MARKUS, OTAVIO 2011) OBJETIVOS Essa atividade tem como intuito colocar em prática todos os conceitos abordados na disciplina de eletricidade, como lei de Ohm, leis de Kirchhoff, divisor de tensão, divisor de corrente, funcionamento de resistores, capacitores, indutores e realizando testes práticos para comparar com realizados no programa MultiSim. Objetivo geral Realizar experimentos de forma teórica e prática, utilizando como laboratório o kit Thomas Edson e o simulador MultiSim. Objetivos específicos · Analisar o comportamento da corrente e tensão em um circuito em função da variação das tensões e resistências, confrontar os valores medidos no protoboard, no simulador MultSim e o valor teórico, calcular o erro porcentual entre os dados calculados e os experimentados, justificando os possíveis erros. · Analisar as formas de onda de um circuito capacitivo e indutivo explicando o comportamento das formas de onda de tensão e corrente. · Calcular a tensão dos nós utilizando o método nodal e das correntes de malhas, fazendo uso do método de malhas. METODOLOGIA O primeiro experimento foi montado no protoboard e no simulador MultiSim, conforme figura 1. É composto por um resistor de 560 ohms e outro de 470k ohms. Serão aplicadas tensões de 4 e 8 volts no circuito, ajustadas pela fonte de tensão variável e confirmada através do multímetro. Primeiramente mediu-se o resistor de 560 ohms e posteriormente o de 470k ohms, com seus dados anotados na tabela 1. Os valores foram confrontados com os medidos no protoboard, no simulador MultiSim e pelos valores teóricos. No final, é demonstrado o erro entre os dados experimentais e os calculados. Figura 1 – Circuito elétrico do primeiro experimento e para observação da lei de Ohm. O primeiro cálculo teórico foi realizado utilizando 4 volts de tensão e um resistor de 560 ohms, conforme equação abaixo: (1) Para o segundo cálculo foi preservado o resistor de 560 ohms, mas a tensão foi elevada para 8 volts: (2) Na terceira etapa dos cálculos, iremos utilizar um resistor de 470k ohms e uma tensão de 4 volts: (3) No quarto e último cálculo teórico, a tensão é elevada para 8 volts e o resistor permanece sendo de 470k ohms: (4) A seguir, estão as fotos dos circuitos calculados utilizando o software MultiSim, simulando os parâmetros de tensão e resistência adotados anteriormente nos cálculos teóricos. Figura 2 – Circuito elétrico com tensão de 4 volts e resistor de 560 ohms. Figura 3 – Circuito elétrico com tensão de 8 volts e resistor de 560 ohms. Figura 3 – Circuito elétrico com tensão de 4 volts e resistor de 470k ohms. Figura 4 – Circuito elétrico com tensão de 8 volts e resistor de 470k ohms. Logo a seguir serão apresentados os valores do experimento obtidos através dos materiais do My Lab Uninter, que foram aferidos por um multímetro digital. Primeiramente, serão demonstrados os circuitos com tensão de 4 volts. Figura 5 – Medição da tensão transmitida pela fonte de tensão ajustável. Na sequência foi adicionado o resistor de 560 ohms ao circuito, que continua com uma tensão de 4 volts e obtém-se a corrente que passa pelo mesmo. Figura 6 – Medição da corrente que passa pelo circuito com o resistor de 560 ohms e 4 volts de tensão. A seguir, é mostrado o circuito com uma tensão de 8 volts, e resistor de 560 ohms. Figura 7 – Medição da corrente que passa pelo circuito com o resistor de 560 ohms e 8 volts de tensão. Na próxima etapa do experimento, o resistor de 560 ohms é substituído por um de 470k ohms. Figura 8 – Medição da corrente que passa pelo circuito com o resistor de 470k ohms e 4 volts de tensão. Por fim, a última medição a ser realizada é feita com o mesmo resistor de 470k ohm anterior, e, 8 volts de tensão. Figura 9 – Medição da corrente que passa pelo circuito com o resistor de 470k ohms e 8 volts de tensão. Como foi possível perceber, existe uma diferença entre os valores dos cálculos manuais e os experimentais, para tanto, é necessário obtermos o valor do erro experimental, que é demonstrado pela equação a seguir: (4) A seguir, é apresentada uma tabela comparando os valores obtidos de todos os testes, desde os cálculos teóricosaté os experimentais. Nela é possível comparar a diferença entre os métodos utilizados. I % Erro V1 (V) R1 (Ω) Teórica Calculada Simulada no MultiSim Experimental utilizando o kit Erro Experimental (% Erro) 4 560 Ω 7,14 mA 7,14 mA 7,17 mA 0,42 8 560 Ω 14,29 mA 14,29 mA 14,43 mA 0,98 4 470 kΩ 8,51 µA 8,51 µA 7 µA 17,74 8 470 kΩ 17,02 µA 17,02 µA 15 µA 11,87 No segundo experimento, será testado o método divisor de tensão com três resistores em série, onde serão obtidas as tensões em cada resistor por meio de cálculos teóricos, simulação no MultiSim e através do método prático. Figura 10 – Circuito utilizado para o experimento divisor de tensão. Iniciando pelos valores teóricos, na tabela a seguir é possível acompanhar os resultados das tensões em cada resistor: Valores Teóricos V1 VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 2 0,2 0,44 1,36 0,0002 4 0,4 0,88 2,72 0,0004 8 0,8 1,76 5,44 0,0008 11 1,1 2,42 7,48 0,0011 1
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