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Laboratório de Eletromagnetismo Prof. Dr. Harley F. Rodrigues Relatório do Experimento 1: Medidas de Tensões e Correntes Elétricas Estudantes: Nome: Amanda Alves Carvalho Curso: Engenharia Ambiental e Sanitária - Matrícula: 20181011040248 Nome: Ludmila Flávia Marques Da Silva Curso: Engenharia Ambiental e Sanitária - Matrícula:201910 11040300 Nome: Yasmin Rebeca Marques Santos Curso: Engenharia Ambiental e Sanitária - Matrícula: 20181011040175 Campus Goiânia, 03 de fevereiro de 2021 Introdução: O primeiro experimento da disciplina de Laboratório de Eletromagnetismo consiste em efetuar medidas de tensões e correntes elétricas em um circuito com três resistores, tendo em vista que, essas medidas são realizadas individualmente em cada resistor, posteriormente em uma associação em série dos mesmos, depois em uma associação em paralelo e em uma associação mista dos três resistores, sendo assim, totaliza-se em 4 procedimentos. Nesse contexto, será realizado uma comparação dos resultados adquiridos e seus respectivos erros aos valores nominais. Uma associação em série de resistores é quando possuímos várias resistências ligadas continuamente e sem interrupções. Nesse sentido, o circuito apresenta uma resistência total que é dada por: R= R1 + R2 + R3+...Rn. Desse modo, a resistência equivalente de um circuito em séria é a soma algébrica de todas as resistências. É importante saber que em uma associação em série, a corrente elétrica é a mesma em todos os pontos do circuito, por não se subdividir. Já Associação em paralelo, é quando as resistências são divididas por uma espécie de “nós”, ou melhor, uma subdivisão no circuito onde a corrente se divide tem-se por 1/R=1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +... + 1/Rn. Assim sendo, em uma associação em paralelo, a resistência equivalente é a soma dos inversos das resistências do circuito. Nesse tipo de circuito, a tensão tem valor constante em todos as resistências. Por fim, a Associação mista de resistores trata-se de um circuito composto por resistores ligados tanto em série, quanto em paralelo. Para a determinação da resistência equivalente, considerando um circuito de três resistores em que R1 está conectado em série com uma ligação em paralelo entre R2 e R3 calcula- se primeiramente a resistência equivalente R2-R3 e, em seguida, soma-se com R1. Para compreender o experimento é importante o conhecimento da Primeira Lei de Ohm, definida pelo físico alemão Georg Simon Ohm (1789-1854). Ela diz que, um condutor ôhmico (resistência constante) mantido à temperatura constante, a intensidade (i) de corrente elétrica será proporcional à diferença de potencial (ddp) aplicada entre suas extremidades. Ou seja, sua resistência elétrica é constante. Sua fórmula é representada por: V=R.i em que: R é a resistência, medida em Ohm (Ω), U é a diferença de potencial elétrico, medido em Volts (V) e I é a intensidade da corrente elétrica, medida em Ampére (A). [1] LEIS DE OHM. Toda Matéria, 2009. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/leis-de-ohm/ Acesso em: 01/02/2021. Objetivos: • Medir correntes e tensões contínuas em circuitos contendo um resistor; • Medir correntes e tensões em associação em série, em paralelo e mista de resistores; • Comparar os valores de resistência de cada resistor, calculados a partir de medidas de tensão e corrente com os valores nominais dados pelo fabricante. https://www.todamateria.com.br/leis-de-ohm/ Materiais e Métodos: Na realização desse experimento, foram utilizados os seguintes materiais: • 03 resistores (um de 120 Ω, um de 470 Ω e um de 1 kΩ); • 01 fonte de tensão de corrente contínua; • 02 multímetros (um configurado como voltímetro e o outro, como amperímetro); • 01 base para apoio dos resistores; • 02 Cabos de conexão elétrica. 1. Procedimento 1 - Medir tensão e corrente nos resistores individualmente: Primeiro foi configurado uma fonte de tensão com uma voltagem de 4 V e, posteriormente foi colocado os multímetros nas funções voltímetro e amperímetro, respectivamente para calcular as tensões e as correntes nos resistores. Onde ligamos o polo positivo da fonte primeiramente no amperímetro na entrada de mA, com a chave seletora em até 200 mA, e depois conectamos o outro cabo na entrada da ferramenta, deslocando-se pelo resistor e o polo negativo da fonte direto no resistor, conectados em série, assim, medindo as correntes em todos os três resistores. Para fazer a medição da voltagem, o procedimento é o mesmo, configurando o voltímetro em até 20 V, uma vez que a fonte nos proporciona uma tensão de 4 V, ligando os polos positivo e negativo do aparelho em paralelo com cada uma das resistências. 2. Procedimento 2 – Associação em série dos resistores: A essa associação, é preciso sobrepor um circuito fechado em uma única malha, conectando assim, os três resistores em série, sem subdivisões. No sentido de compreender a corrente total que percorre nele, é preciso conectar o amperímetro em série, com a chave seletora em 20 mA, depois de encontrar a resistência correspondente ao circuito da fonte e do primeiro resistor ligado, para que o aparelho seja capaz de fazer a medição da corrente elétrica que sai direto da fonte. Agora no sentido de alcançar a tensão nos resistores individualmente, é fundamental ligarmos o voltímetro em paralelo com cada uma das resistências, oferecendo deste modo os valores diferentes entre elas e a tensão oferecida por essa fonte, é de 4 V. 3. Procedimento 3 – Associação em paralelo dos resistores: Para colocarmos o circuito em paralelo, é fundamental unir o primeiro resistor direto à fonte e os demais, conectando os cabos de um resistor ao outro, unindo a um nó. Tratando de um circuito em paralelo, a tensão é a mesma para os três resistores. Para compreender a corrente, tanto no circuito todo, quanto nas resistências individual, realizamos o procedimento da parte 2, conectando o amperímetro em paralelo com os resistores. ou seja, conectar o nó primeiramente na ferramenta pela entrada mA e devolver para o circuito pela entrada comum e o configura-lo com a chave seletora em até 200 mA, após mostrar a resistência correspondente do circuito. 4.Procedimento 4 – Associação mista dos resistores: Nessa associação combina-se dois dos resistores ligados em paralelo associados com o outro resistor em série, sendo uma associação mista. Contudo, é necessário criar um nó da resistência em série com uma das resistências conectadas em paralelo. Para encontrar a tensão em cada um dos resistores, devemos ligar o voltímetro, em paralelo com os resistores. Em sentido de descobrir a corrente total do circuito que é a mesma do resistor ligado em série, basta conectarmos o amperímetro antes da corrente ser entregue ao circuito, configurando-se em até 20 mA após calcularmos a resistência igual do circuito misto. Afim de mostrar a corrente que liga em cada resistor, basta unirmos o nó das resistências associadas em paralelo na ferramenta e passando a mesma resistência, mas sem desatar o nó. Análise e Discussão dos Resultados Experimentais 1. Análise do procedimento 1: Após a realização da montagem do circuito para medição da tensão nos três resistores, de forma descrita no procedimento 1 da sessão Metodologia, assim desta maneira podemos analisar nos multímetros que a corrente elétrica e a voltagem se deslocam-se, pelo resistor de 120 Ω deste modo experimenta uma de 4.1 V é de 33.5 mA e 4.1 V. Agora no resistor de 470Ω, que percorre a corrente de 8.63 mA e uma voltagem de 4.03 V. Por síntese o resistor de 1 kΩ, 4.11 de corrente e 4.07 V de tensão. Em comparação com os valores nominais, obtidos por meio da primeira lei de Ohm citada na seção de Introdução de listados na Tabela 1, dessa formaé possível compreender os valores obtidos no experimento e exibir o erro percentual de 0.25% para o resistor de 120 Ω, 0.63% para o resistor de 470 Ω e de 1.0% para o resistor de 1 kΩ. Figura 1 – Circuito individual dos três resistores. 2. Análise do procedimento 2: Em consideração ao circuito de associação em serie de resistores do procedimento 2, desta maneira, é possível alcançar para os resistores de 120 Ω, 470 Ω e 1 kΩ, as voltagens por meio das medições feitas. Destinaram-se, de modo respectivo, 0.31 V,1,21 V e 2,56 V, a total circuito, os mesmos 4 V obtidos pela fonte. Agora os valores das correntes elétricas, de forma que possa afirmar e verificar a corrente é constante e igual a 2,59 mA. Dessa forma o erro proporcional, em relação aos valores nominais, conduziu-se a encontrar 0.25% para que o resistor de 120 Ω, 0.63% para o resistor e 470 Ω e de 1.2% para que o resistor de 1 kΩ, ao mesmo tempo que para resistência total do circuito em série, assim foi encontrado o erro de 0.94%. Figura 2 - Associação em série de resistores. 3. Análise do procedimento 3: De modo que o terceiro procedimento se trate de uma associação em paralelo, temos de levar em conta primeiramente a tensão e a mesma em todos os pontos do circuito, por isso a constante é igual 4.04 V. De que modo a corrente elétrica em cada resistor a corrente total do circuito, obtidos os seguintes valores: 33.4 mA passa no resistor de 120 Ω, 8.6 mA e 4.0 mA no resistor de 1kΩ. Agora a corrente total, e obtido o valor de 45.5 mA. De forma que o erro proporcional, assim em comparação com os valores nominais obtidos de acordo com a equação da primeira lei de Ohm foi apresentado 0.8% para o resistor de 120 Ω, 0.04% para o resistor de 470 Ω e de 1.0% para o resistor de 1 kΩ e um erro de 1.8% para a resistência resistores equivalentes calculado na associação paralelo. Figura 3 - Associação em Paralelo de Resistores. 4. Análise do procedimento 4:Agora no circuito com associação mista de resistores, os valores da tensão medidas para que o resistor em série (120 Ω) e o resistores em paralelo (470 Ω e 1 kΩ ) foi de acordo, 1.15 V, 2.90 V e 2.93 V, assim o total do circuito igual a 4.1 V. Assim as correntes medidas para o mesmo resistor respectivamente, foi 9.05 mA, 6.18 mA e 2.94 mA. Assim o erro proporcional, em associação aos valores nominais que se deparam na Tabela 1, foi obtido 5.8% para o resistor de 120 Ω, 0.2% para o resistor de 470 Ω e de 0.34% para o resistor de 1 kΩ , para a resistência total do circuito misto 3.0%. Figura 4 - Associação Mista de Resistores . Tabela 1 - DADOS EXPERIMENTAIS – MEDIDAS DE TENSÃO E CORRENTE Tensão na fonte Vf (V) Valores nominais Tensões medidas (V) Correntes medidas (mA) Valores experimentais Erro percentual em relação à N R (%) Resistores Individuais 4.1 R1 = 120 V1 = 4.01 ± 0.01 i1 = 33.5 ± 0.1 R1 = 119.7 ± 0.7 0.25 4.1 R2 = 470 V2 = 4.03 ± 0.01 i2 = 8.63 ± 0.01 R2 = 467 ± 1.6 0.63 4.1 R3 = 1000 V3 = 4.07 ± 0.01 i3 = 4.11 ± 0.01 R3 = 990.27 ± 5 1.0 Associação em série 4.1 R1 = 120 V1 = 0.31 ± 0.01 i1 = 2.59 ± 0.01 R1 = 119.7 ± 4.3 0.25 R2 = 470 V2 = 1.21 ± 0.01 i2 = 2.59 ± 0.01 R2 = 467 ± 6 0.63 R3 = 1000 V3 = 2.56 ± 0.01 i3 = 2.59 ± 0.01 R3 = 988.42 ± 8 1.2 Rtotal = 1590 Vtotal = 4.08 ± 0.1 itotal = 2.59 ± 0.01 Rtotal = 1575 ± 10 0.94 Associação em paralelo 4.1 R1 = 120 V1 = 4.04 ± 0.01 i1 = 33.4 ± 0.1 R1 = 120.96 ± 0.3 0.8 R2 = 470 V2 = 4.04 ± 0.01 i2 = 8.6 ± 0.1 R2 = 470 ± 2 0.04 R3 = 1000 V3 = 4.04 ± 0.01 i3 = 4.0 ± 0.1 R3 = 1010 ± 5 1.0 Rtotal = 87,25 Vtotal = 4.04 ± 0.01 Itotal = 45.5 ± 0.1 Rtotal = 88.80 ± 0.2 1.8 Associação mista 4.1 R1 = 120 V1 = 1.15 ± 0.01 i1 = 9.05 ± 0.01 R1 = 127.07 ± 1.2 5.8 R2 = 470 V2 = 2.90 ± 0.01 i2 = 6.18 ± 0.01 R2 = 469.2 ± 2.3 0.2 R3 = 1000 V3 = 2.93 ± 0.01 i3 = 2.94 ± 0.01 R3 = 996.60 ± 7 0.34 Rtotal = 439,73 Vtotal = 4.1 ± 0.01 itotal = 9.05 ± 0.01 Rtotal = 453 ± 2 3.0 Conclusão: Por meio do Experimento 1- Medidas de corrente executado, realizar a construção de vários circuitos elétricos e conduz em prática o aprendizado da matéria, tantos como os princípios e leis físicas. Em seguida com a conclusão da realização do experimento, conseguimos notar que os resultados alcançados por meio da prática de montagens de circuitos realizadas comparado ao cálculo simulado do mesmo circuito, mostrar uma diferença dos resultados obtidos. Desta forma, é possível finalizar com êxito todos os objetivos do experimento que foi realizado, podendo aumenta o conhecimento em relação as medidas de tensão e corrente em circuitos, associação em série, paralelo e mista. Referências Bibliográficas: SANTOS, Horta. Problemas de eletricidade, Volume 1. Rio de Janeiro – Ao Livro Técnico, 1978. SEARS, Francis Weston; ZEMANSKY, Mark Waldo; YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física III Eletromagnetismo, 12ª ed., Ed. Pearson Addison Wesley, São Paulo, Brasil, 2009. LEIS DE OHM. Toda Matéria, 2009. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/leis-de-ohm/ Acesso em: 01/02/2021.
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