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Universidade Federal do Ceará – UFC Centro de Ciências Departamento de Física Disciplina de Física Experimental para Engenharia Semestre 2019.2 PRÁTICA 10 RESISTORES E OHMÍMETRO Aluno (A): Marisa Queiroz Mendonça Curso: Engenharia Ambiental Matricula: 473829 Turma: 27 Professor: Luiz Felipe Data de realização da prática: 04/10/2019 Horário de realização da prática: 10:00 – 12:00 18 de outubro de 2019. 2 Sumário 1. Objetivos ____________________________________________________________________ 3 2. Material _____________________________________________________________________ 3 3. Introdução ___________________________________________________________________ 4 4. Pré-Laborátorio ______________________________________________________________ 4 5. Procedimentos________________________________________________________________ 5 6. Questionário: ________________________________________________________________ 8 7. Conclusão __________________________________________________________________ 10 8. Referências _________________________________________________________________ 10 3 1. Objetivos - Identificar resistores; - Determinar o valor da resistência pelo código de cores; - Utilizar o Ohmímetro Digital para medir resistências; - Identificar associação de resistores em série, em paralelo e mista; - Determinar o valor da resistência equivalente de uma associação; - Verificar o funcionamento de um potenciômetro. 2. Material - Resistores (placa com 7 resistores); - Resistores em base de madeira (3 de 1kΩ e 3,3 kΩ); - Potenciômetro de 10kΩ; - Lupa; - Tabela com código de cores; - Cabos (dois médios e quatro pequenos); - Garras de jacaré (duas); - Multímetro digital. 4 3. Introdução A prática realizada aborda de maneira simples como ler um resistor pelo código de cores, medir resistência por um aparelho digital (multímetro digital), associação de resistores em série e em paralelo e, por último, o funcionamento de um potenciômetro. Um resistor de corrente é responsável por dar um limite a corrente elétrica em um circuito. Ele é medido através do multímetro, um aparelho usado para realizar a medição de tensão, resistência, corrente, entre outros. É de simples manuseio e apresenta as escalas correspondentes para cada tipo de leitura. 4. Pré-Laborátorio Leia as resistências apresentadas nas Figuras 3 e 4 (10.6 e 10.7 na apostila) e determine seus valores: Figura 1: Multímetro. Fonte: https://www.dutramaquinas.com.br/p/multimetro- digital-portatil-et-1002-et-1002 Figura 2. Fonte: Nildo Loiola Dias. Roteiros de aulas práticas de física. https://www.dutramaquinas.com.br/p/multimetro-digital-portatil-et-1002-et-1002 https://www.dutramaquinas.com.br/p/multimetro-digital-portatil-et-1002-et-1002 5 Resistência 1: 47 x 10¹ ± 10% Resistência 2: 249 x 102 ± 2% Resistência 3: 22 x 10-¹ ± 5% Resistência 4: 715 x 103 ± 2% 5. Procedimentos Essa resistência é de possível medição e durante a aula, abordamos duas maneiras de calculá-la do multímetro digital e através do código de cores. A prática ocorreu com a divisão de grupos e sobre a bancada haviam os materiais necessários para realizar o experimento. De início, precisamos do código de cores para medir a resistência nominal dos resistores da placa de madeira. A leitura funciona da seguinte maneira: há uma sequência de cores que devem ser lidas da ponta para o meio em resistores de 4 e 5 faixas. Cada faixa representa uma cor e cada cor representa um número, multiplicador ou tolerância. Em um resistor de 4 faixas, as duas primeiras representam o valor nominal, a terceira o multiplicador e a última a tolerância. No de 5, a única diferença é que as três primeiras representam o valor nominal. Fonte: Nildo Loiola Dias. Roteiros de aulas práticas de física. Figura 3. Fonte:http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valores_Resistores/Calculadora _Ohms_Resistor.html. Figura 4. Código de Cores. http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valores_Resistores/Calculadora_Ohms_Resistor.html http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valores_Resistores/Calculadora_Ohms_Resistor.html 6 Tabela 1. Identificação da resistência pelo código de cores. R Cores Rnominal Tolerância 1 marrom, preto, amarelo e dourado 10 x 104 5% 2 laranja, laranja, vermelho, dourado 33 x 102 5% 3 amarelo, branco, branco, prata e marrom 499 x 10-2 10% 4 marrom, azul, marrom, dourado 16 x 101 5% 5 vermelho, violeta, marrom, dourado 27 x 101 5% 6 amarelo, violeta, preto, preto, marrom 470 x 100 1% 7 cinza, vermelho, marrom, dourado 82 x 101 5% Fonte: autor. A segunda atividade, foi apenas para utilizar do multímetro para medir a resistência e comparar com os resultados nominais. Isso era feito com conexão de uma das pontas dos cabos de jacaré no encaixe do meio e do canto direito do aparelho, enquanto a parte móvel era conectada aos resistores. Tabela 2. Valores medidos de resistência e determinação do erro. R Rnominal Rmedido Escala Erro (%) 1 10 x 104 98,5 200k Ω 1,5 2 33 x 102 3,27 20k Ω 0,91 3 499 x 10-2 5,00 200 Ω 0,20 4 16 x 101 179,8 200 Ω 12,4 5 27 x 101 0,265 2k Ω 1,85 6 470 x 100 0,465 2k Ω 1,05 7 82 x 101 0,816 2k Ω 0,49 Fonte: autor O cálculo da porcentagem de erro foi feito através da fórmula: Para realizar a terceira parte do experimento, a associação dos resistores, foram usadas plaquinhas de 1 kΩ de 3,3 kΩ. A primeira instrução consistia em organizar os resistores numa estrutura em série (Figura 5) de acordo com as combinações pedidas e depois fazer o mesmo com a estrutura em paralelo (Figura 6) para que o multímetro apresentasse o valor do resistor. O cálculo realizado para tais experimentações é: Em série: Rs = R1 + R2 +R3... Em paralelo: 1/Rp = 1/R1+ 1/R2 + 1/R3... A tabela abaixo mostra o valor dos resistores usados antes das associações: Erro = (|Rnominal - Rmedido| x 100)/ Rnominal 7 Tabela 3. Identificação dos resistores fornecidos Rnominal (Ω) Rmedido (Ω) 3,3k 3,22 3,3k 3,26 1k 1,014 1k 1,003 1k 1,020 Fonte: autor Tabela 4. Associações em série. SÉRIE Resistores Resistência equivalente 1000 Ω e 1000 Ω 1,99 Ω 1000 Ω, 1000 Ω e 1000 Ω 2,99 Ω 3300 Ω e 3300 Ω 7,32 Ω 1000 Ω e 3300 Ω 4,64 Ω Fonte: autor. Tabela 5. Associação em paralelo. PARALELO Resistores Resistência equivalente 1000 Ω e 1000 Ω 0,498Ω 1000 Ω, 1000 Ω e 1000 Ω 0,33 Ω 3300 Ω e 3300 Ω 4,64 Ω 1000 Ω e 3300 Ω 1,23 Ω Fonte: autor. Figura 6. Associação em paralelo. Figura 5. Associação em série. Fonte: autor Fonte: autor 8 5.1 – Associe os três resistores de 1000 Ω em uma associação mista e meça a resistência equivalente: 1,51Ω. E, por fim, a última parte da prática foi relacionada ao potenciômetro, um dispositivo de altera o valor da resistência manualmente, limitando o fluxo da corrente elétrica. O modelo usado durante a aula apresentava valor nominal de 10kΩ e foi usado alterando as resistências com base no que já estava completo na tabela para que a soma delas fosse de 10kΩ. Tabela 6. Medidas das resistências nos terminais de um potenciômetro. Resistência entre s terminais A e B, Rab (Ω) Resistência entre s terminais B e C, Rbc (Ω) Soma das resistências Rab + Rbc (Ω) 2k 7,86 9,86 3,83 6k 9,83 7k 2,82 9,82 4,85 5k 9,85 Fonte: autor 6. Questionário: 1 – Um resistor, R1, apresenta as seguintes faixas: verde, vermelha, laranja, marrom e marrom. Um resistor, R2, apresenta as seguintes faixas: azul, cinza, marrom, dourada e vermelha. Quais os valores nominais das resistências? E quais as tolerâncias? R1 = 523 x 10 1 ± 1% R2 = 681 x 10 -1 ± 2%.2 – Quais as cores das faixas indicativas do valor nominal de um resistor de 2,49Ω e ± 1% de tolerância? Vermelho (2), amarelo (4), branco (9), prata (10-2) e marrom (± 1%). 3 – Que é tolerância de um resistor? É a variação máxima que pode acontecer acima ou abaixo do valor do resistor. 4 – Um resistor de 750 kΩ tem uma tolerâncias de 5%. Qual o valor mínimo esperado para o valor da resistência do mesmo? E qual o valor máximo? 750 x 103 ± 5% 5% de 750.000 = 37.500 750.000 + 37.500 = 787.500 (máximo) 750.000 – 37.500 = 712.500 (mínimo) 9 5 – Dois resistores têm valores 500 Ω e 1,0 kΩ respectivamente com tolerâncias de 5%. Quais as tolerâncias de suas montagens em série e em paralelo? a) Resistor de 500Ω 5% de 500 = 25Ω 500 – 25 = 475Ω (mínimo) 500 + 25 = 525Ω (máximo) b) Resistor de 1000 Ω 5% de 1000 = 50Ω 1000 – 50 = 950Ω (mínimo) 1000 + 50 = 1050Ω (máximo) c) Associação em série 475 + 950 = 1425Ω (mínimo) 525 + 1050 = 1575Ω (máximo) d) Associação em paralelo (475 x 950)/(475 + 950) = 316,66Ω (525 x 1050)/(525 + 1050) = 350Ω 6 – Determine teoricamente qual a resistência equivalente à associação em série de n resistores iguais de resistência R e compare a previsão teórica, para os casos em que n = 2; n = 3 e R = 1000Ω com os resultados experimentais dessa prática. Comente os resultados. Rs = 1000 + 1000 2000Ω Rs = 1000 + 1000 + 1000 3000Ω Os resultados experimentais de dois e três resistores de 1000Ω em série foram de, respectivamente, 1990 e 2990. Eles foram muito precisos, com uma margem de erro percentual de apenas 0,5% e 0,33%. 7 – Determine teoricamente qual a resistência equivalente à associação em paralelo de n resistores iguais de resistência R e compare a previsão teórica para os casos em que n = 2; n = 3 e R = 1000Ω; com os resultados experimentais desta prática. Comente os resultados. 1 𝑅𝑝 = 1 1000 + 1 1000 Rp = 500Ω 1 𝑅𝑝 = 1 1000 + 1 1000 + 1 1000 Rp = 333,33Ω Os resultados experimentais de dois e três resistores de 1000Ω em paralelo foram de, respectivamente, 498 e 330. Eles foram muito precisos, com uma margem de erro percentual de apenas 0,4% e 0,99%. 10 7. Conclusão Com o decorrer da atividade prática, aprendemos a manusear um aparelho bem simples – mas que pode aparecer rotineiramente na vida de um engenheiro – o multímetro, a medir resistores apenas pelo seu código de cores, fazer o cálculo da resistência quando associados em série ou paralelo e conhecer o potenciômetro. Foi possível entender melhor a função de um resistor e ganhar mais familiaridade com o dispositivo em si, aprender como ler um resistor comercial através das faixas de cores presentes no corpo desse mecanismo. Foi discutido a respeito do conceito de resistência, como ela afeta o valor real da resistência de um resistor e como ela se comporta quando esses mecanismos estão associados em série ou em paralelo. E por último, ganhamos familiaridade com o potenciômetro, realizando medições em diferentes variações de resistência dos seus terminais. 8. Referências Publicado por: Mundo da Elétrica. Código de Cores de Resistores. <https://www.mundodaeletrica.com.br/codigo-de-cores-de-resistores/> Acesso em 17/10/2019. Publicado por: Calculadora Gráfica de Resistores de 4 ou 5 Bandas. <http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valores_Resistores/Calculadora_Ohms_ Resistor.html> Acesso em 17/10/2019. https://www.mundodaeletrica.com.br/codigo-de-cores-de-resistores/ http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valores_Resistores/Calculadora_Ohms_Resistor.html http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valores_Resistores/Calculadora_Ohms_Resistor.html
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