Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA SEMESTRE 2020.2 PRÁTICA 12 - AMPERÍMETRO (VIRTUAL) ALUNO: Gerson de Pontes Costa MATRÍCULA: 496415 CURSO: Engenharia Química TURMA: 19 PROFESSOR: José Avelar Sousa da Silva / Francisco Nepomuceno Filho DATA E HORA DA REALIZAÇÃO DA PRÁTICA: 19/03/2021 ÀS 14:00 h OBJETIVOS - Conhecer e utilizar a função amperímetro de um multímetro digital. - Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando se varia a voltagem, mantendo constante a resistência. - Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando se varia a resistência, mantendo constante a tensão aplicada. MATERIAL - Simulação de um AMPERÍMETRO para realizar os procedimentos práticos. Link : https://www.geogebra.org/m/xyfujpcy INTRODUÇÃO Corrente elétrica : O objetivo da prática atual é a obtenção de conhecimentos relacionados ao processo de medição de corrente elétrica, bem como a sua relação com a voltagem e a resistência. Tal fenômeno físico pode ser descrito como “o fluxo ordenado de cargas elétricas, que se movem de forma orientada em um condutor elétrico sólido ou em soluções iônicas.”(JÚNIOR, 2017). Destarte, a corrente constitui uma parte essencial ao funcionamento dos circuitos elétricos, sendo assim a base de qualquer sistema elétrico ou eletrônico. Fonte: Brasil Escola, 2020 (Corrente elétrica), acesso em 18/03/2021 Amperímetro: “O amperímetro é o instrumento utilizado para medidas de correntes elétricas; para tanto devemos abrir o circuito e inserir o amperímetro em série” (DIAS,2020), assim, este equipamento possui a capacidade de medir, em Àmperes, a corrente de um circuito em série. Nos procedimentos práticos, o amperímetro estará presente no multímetro digital, instrumento capaz de englobar diversos medidores, tais quais o ohmímetro e o voltímetro, entre outros. Fonte: UsinaInfo(2020), acesso em 18/03/2021 Como visto na imagem, o equipamento possui escalas desde 2000 μA até 10 A, a última escala possui uma indicação própria para a adição do cabo vermelho, haja vista que é uma corrente mais forte. Fórmulas relacionadas à corrente: Para descobrir a corrente de um circuito, segundo Halliday, no livro Fundamentos da Física 3 (2013,p.319), é possível utilizar a seguinte relação: i = U / R i = corrente (A) U = tensão (V) R = resistência (Ω) PROCEDIMENTO 1 - Utilizando o amperímetro. 1.1 - Anotei as escalas do amperímetro HYX DT830D e as unidades correspondentes.: 2 - Medida de corrente elétrica em função da tensão aplicada em um circuito com resistência constante. 2.1 - Considerei o circuito indicado na prática, de maneira que pude medir a corrente através de um único resistor R ligado à fonte de tensão que pode ser regulada. Escolhi na simulação o valor de R1 = 270 Ω. Então, conectei o amperímetro da forma indicada, completando o circuito. 2.2 - Regulei a fonte de tensão para 10 V. 2.3 - Calculei o valor esperado para a corrente elétrica e indiquei a escala apropriada no amperímetro para medir a corrente calculada. Então anotei-os. 2.4 - Escolhi no amperímetro a escala apropriada para medir a corrente elétrica calculada. 2.5 - Regulei a saída da fonte de tensão de acordo com os valores indicados na tabela 12.1. Anotei, para cada tensão, a corrente medida e calculei a razão V/i. 2000 μA, 20 mA, 200 mA, 10 A Cálculo da corrente esperada e indicação da escala a ser utilizada: I = U/R → I = 10 / 270 = 0,037 A I = 37 mA Escala = 200 mA Tabela 12.1. Medidas de corrente elétrica em função da tensão aplicada (R = constante). V (V) I (mA) V / I (Ohm) 10 36,3 275,5 20 72,6 275,5 30 108,9 275,5 40 145,2 275,5 50 181,6 275,5 Fonte: elaborada pelo autor 3 - Medida da corrente elétrica em função da resistência para um valor fixo da tensão. 3.1 - Considerei o circuito indicado na prática, de maneira que pude medir a corrente em função da resistência para um valor fixo da tensão aplicada. Escolhi na simulação o R4 = 68 kΩ. 3.2 - Regulei a fonte de tensão para 50 V. 3.3 - Calculei o valor esperado para a corrente elétrica máxima. A corrente será máxima quando o circuito for formado com apenas um resistor efetivamente conectado. Escolhi no amperímetro a escala apropriada para medir a corrente elétrica calculada e anotei os valores. 3.4 - Escolhi no amperímetro a escala apropriada para medir a corrente elétrica calculada acima. 3.5 - Conectei as pontas de prova ao amperímetro e ao circuito, de modo a formar um circuito com um resistor. Cálculo da corrente esperada e indicação da escala a ser utilizada: I = U/R → I = 50 / 68000 = 7,35 * 10-4 A I = 735 μA Escala = 2000 μA 3.6 - Anotei na tabela 12.2. a corrente medida no amperímetro. Medi com o amperímetro a corrente e calculei a resistência total, anotando os valores na tabela 12.2. 3.7 - Repeti o procedimento anterior de maneira a formar circuitos com dois, três, quatro e cinco resistores, como indicando na tabela 12.2. Anotando assim os valores obtidos. Tabela 12.2. Corrente elétrica em função da resistência para um valor fixo da tensão. Circuito com I (μA) RCALCULADO (kΩ) R4 721 69,3 R4+ R4 364 137,4 R4+ R4+ R4 248 201,6 R4+ R4+ R4+ R4 184 271,7 R4+ R4+ R4+ R4+ R4 146 342,5 Fonte: elaborada pelo autor 3.8 - Calculei a resistência equivalente de cada circuito (RE = V/i) e anotei na tabela 12.2. QUESTIONÁRIO 01 - Considerando o multímetro HYX DT830D, indique na tabela abaixo qual a escala apropriada para medir as correntes elétricas indicadas. Indique a unidade da escala apropriada. Corrente a ser medida Escala apropriada 315 mA 10 A 4700 μA 20 mA 0,715 A 10 A 53 mA 200 mA 0,00137 mA 2000 μA 02 - Considere o circuito indicado na prática, onde R1 = 1,5 kΩ e R2 = R3 = 820 Ω. Sabendo que a fonte está regulada em 10 V, determine a corrente em cada um dos resistores R1, R2 e R3. Resposta: R1 → i = U / R i = 10 / 1500 = 0,006 A ou 6,7 mA R2 = R3 → i = U/R 1/Req = 1/820 + 1/820 1/Req = 1/410 → Req = 410 Ω i = U / Req = 10 / 410 = 0,024 A ou 24,4 mA 03 - Faça o gráfico de I (eixo-y) versus V (eixo-x) com os resultados da Tabela 12.1. Resposta: Fonte: elaborado pelo autor 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 10 20 30 40 50 60 I (m A ) V (V) Corrente em função da voltagem I (mA) Linear (I (mA)) 04 - O que representa o coeficiente angular do gráfico da questão anterior? Justifique. Resposta: A resistência do circuito pode ser descoberta mediante o uso do coeficiente angular do gráfico. 05 - Faça o gráfico de I (eixo-y) versus R (eixo-x) com os resultados da Tabela 12.2. Resposta: 06 - Considerando os dados obtidos na Tabela 12.1, calcule a potência máxima dissipada pelo resistor no “experimento”. Indique os valores utilizados no cálculo. Resposta : Utilizando-se da equação referente a potência dissipada, e escolhendo a voltagem para qual essa potência é máxima (50 V), temos que : PD = U² / R → PD = 50² / 275,5 PD = 2500 / 275,5 = 9,07 W 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 50 100 150 200 250 300 350 400 I ( μ A ) RCALCULADO (kΩ) Corrente em função da resistência I (μA) Potência (I (μA)) CONCLUSÃO Encerrados os experimentos acerca da parte elétrica da física, pautada entre voltímetro ohmímetro e dessa vez o amperímetro, foi possível elencar uma gama de conhecimentos tanto sobre a teoria física como a prática dos circuitos e os processos de medição, sobretudo utilizando o multímetro. Nessa prática em particular, os valores de resistência encontrados foram próximos aos definidos teoricamente, como na tabela 12.1. Em que o valor encontrado (275,5 ohms) estava dentro da tolerânciaesperada para o resistor em questão, o qual possuía 270 ohms em média. Ademais, a principal possível fonte de erro estava relacionada ao manuseio incorreto do multímetro, o qual poderia, além de gerar erros nos valores aferidos, ocasionar problemas no equipamento, impelindo seu funcionamento e necessitando de uma substituição. Entretanto, foi possível obter um ótimo aproveitamento durante o uso da ferramenta, facilitando assim a realização da prática. REFERÊNCIAS DIAS, Nildo Loiola. Roteiros de aulas práticas de física. Fortaleza: Universidade Federal do Ceará, 2020. MULTÍMETRO DIGITAL COM 32 ESCALAS. UsinaInfo, disponível em: https://www.usinainfo.com.br/multimetro/multimetro-capacimetro-digital-com-32- escalas-dt9205a-cat-ii-1000v-415.html. Acesso em 24 de março de 2021. JÚNIOR, Joab Silas da Silva. "O que é corrente elétrica?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-corrente-eletrica.htm. Acesso em 24 de março de 2021. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, c2011 vol 3;
Compartilhar