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Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências Departamento de Física Disciplina de Física Experimental para Engenharia Semestre 2020.2 Prática 10: Resistores e Ohmímetro Aluno: Sâmia Dantas de Freitas Sampaio Matrícula: 471829 Turma: 31A Professor (a): Welisson Pires Disciplina: Física Experimental Para Engenharia Data da realização da prática:12/02/2021 Horário da realização da prática: 16:00h -18:00h Fortaleza – Ceará 2021 1. Objetivos Identificar resistores; Determinar o valor da resistência pelo código de cores; Utilizar o Ohmímetro Digital para medir resistências; Calcular os valores máximos de tensão e corrente elétrica suportados por um resistor. 2. Material Simulação sobre a utilização do ohmímetro: https://www.geogebra.org/m/kapehgjr 3. Introdução (CONSULPLAN). Os resistores são peças utilizadas em circuitos elétricos, sua principal função é converter energia elétrica em energia térmica, funcionando como um aquecedor. Nessa prática aprendemos como identificar a resistência utilizando um Multímetro digital e a tabela de código de cores (explicitada abaixo), aferimos a resistência em um potenciômetro, aprendendo como ele funciona. Pra TEIXEIRA a resistência elétrica é denominada como a capacidade que um material tem de opor-se à passagem da corrente elétrica. A unidade de medida da resistência no SI é o Ohm (Ω), em homenagem ao físico alemão George Simon Ohm, e representa a razão volt/Ampére. Um resistor é um dispositivo elétrico muito usado na área de circuitos, que tem como utilidade limitar a corrente elétrica ou gerar calor por meio do efeito joule. Assim, é possível, por meio de um resistor, limitar a corrente de um dispositivo para diversos fins. O código de cores do resistor permite analisar sua característica quanto a tolerância e coeficiente de temperatura. Dessa forma, os resistores possuem de 4 a 6 faixas coloridas, onde podemos relacionar de acordo com o quadro a seguir para obtermos informações acerca do resistor em questão: Código de cores Tabela retirada da internet: ORNANDO. Disponivel em: http://tecnologiaurbana.com.br/2010/10/como-decorar-a-tabela-de-corres-dos-resistores/ Os resistores podem ser dispostos das formas em paralelo, em série ou mistas: Em uma associação em paralelo, temos que a resistência do sistema é dada da seguinte forma: Req = 𝟏 𝟏 𝑹𝟏 + 𝟏 𝟏 𝑹𝟐 + ⋯ + 𝟏 𝟏 𝑹𝒏 Em uma associação em série, temos que a resistência do sistema é dada da seguinte forma: Req = R1 + R2 + R3 + ... Rn Em uma associação mista, podemos calcular primeiro a resistência equivalente da parte paralela, e, após isso, tratarmos como uma única resistência, tomando assim sua relação com a outra resistência (paralela). (GOLVEIA) A resistência de um fio condutor facilita ou dificulta a passagem da corrente elétrica, sendo calculada através da fórmula da Primeira Lei de Ohm: R = 𝑈 𝑖 Essa Lei só é válida para materiais que possuem resistência elétrica constante, conhecidos como resistores ôhmicos. (DIAS). De acordo com as leis de Ohm, a corrente elétrica que percorre um condutor é proporcional a voltagem aplicada nos seus terminais. Em conformidade com às três principais grandezas elétricas, as leis de Ohm comprovam como a tensão, corrente e resistência elétrica estão diretamente ligadas. 4.0 PROCEDIMENTOS PROCEDIMENTO 1: Escalas do ohmímetro. 1.1 Anote as escalas do ohmímetro fornecido. Multímetro Escalas HYX DT830D 200Ω, 2000Ω, 20kΩ, 200kΩ, 2000kΩ. Minipa ET 1005 200Ω,2kΩ,20kΩ,200kΩ,2MΩ. PROCEDIMENTO 2: IDENTIFICAÇÃO DO VALOR DA RESISTÊNCIA PELO CÓDIGO DE CORES. 2.1. Identifique as cores das faixas de cada resistor e anote de acordo com a ordem em que devem ser lidas. 2.2. Determine o valor nominal e a tolerância de cada resistor. Tabela 10.2 Identifcação da resistência pelo código de cores. R Cores Rnominal Tolerância 1 branco, marrom, marrom, dourado 91.10^1 5% 2 violeta, verde, dourado, dourado 75. 0,1 5% 3 vermelho, violeta, amarelo, preto, marrom 274 . 1 1% 4 vermelho, vermelho, amarelo, branco, ouro 224 5% 5 marrom, preto, preto, prata, marrom 100. 10^-2 1% 6 laranja, laranja, laranja, prata 33.10^-1 10% 7 amarelo, violeta, vermelho, prata 47. 10^-1 10% PROCEDIMENTO 3: Medidas da resistência. 3.1 Anote na Tabela 10.3 os valores nominais das resistências obtidos no Procedimento 1. 3.2. Meça com o Ohmímetro Digital os valores das resistências e anote na Tabela 10.3. Anote também a escala utilizada do ohmímetro em cada caso. 3.3. Determine o erro percentual da medida em relação ao valor nominal. Tabela 10.3 Valores medidos de resistência e determinação do erro. R Rnominal (Ω) Rmedido (Ω) Escala Erro (%) 1 91.10^1 865 2000Ω 4,9 2 75. 0,1 7,1 200Ω 5,3 3 274 . 1 271 2000Ω 1 4 224. 209 2000kΩ 6 5 100. 10^-2 1 200Ω 0 6 33,0 32,3 200kΩ 2,12 7 4,7 4,7 20kΩ 0 PROCEDIMENTO 4: Cálculo dos limites de tensão e corrente elétrica em um resistor. 4.1. Calcule a tesão máxima e a corrente máxima para cada resistor especificado na Tabela 10.5. Tabela 10.5 - Valores máximo de tenção e corrente suportados por um resistor. Nº Especificações do Resistor IMÁXIMO (mA) VMÁXIMO (V) 1 910 Ω e 1/2 W 23,44 910 2 7,5 Ω e 1/8 W 16,67 7,5 3 33 kΩ e 1 W 5,5 181,6 5.0 QUESTIONÁRIO 1- Um resistor, R1, apresenta as seguintes faixas: Laranja, Verde, Violeta, 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 – Laranja, verde, violeta, marrom e marrom: 357.10 = 3570 Ω, e de tolerância 1%. R2 – Azul, cinza, marrom, dourado e vermelho: 681. 0,1 = 68,1 Ω, e de tolerância 2%. 2- Quais as cores das faixas indicativas do valor nominal de um resistor de 6,19 Ω e 2 % de Tolerância? 6: azul; 1: marrom; 9: branco; 10^-2: prata e tolerância 2%: vermelho. 3- Sabemos que somente alguns valores de resistências são fabricados (ver valores indicados nos FUNDAMENTOS). O valor medido de um resistor com 2% de tolerância deu 601 kΩ. Qual o provável valor nominal desse resistor? 2% de 601k Ω = 12k Ω. 601k Ω – 12k Ω = 589k Ω (-);......;ou 601k Ω+12k Ω= 613k (+) 4- O que significa a tolerância de um resistor? Significa a precisão do valor real da resistência em relação ao valor lido pelo código de cores. Isso é expresso em termos de porcentagem 5- Um resistor de 1,30 kΩ tem uma tolerância de 5 %. Qual o valor mínimo esperado para o valor da resistência do mesmo? E qual o valor máximo? O valor de tolerância do resistor é igual a ± 5%. Dessa forma, 0,05*1,30k Ω = 0,065k Ω. Sendo assim, o valor mínimo da resistência é apresentado da seguinte forma: Rmin = 1,30k Ω – 0,065kΩ Rmin = 1,235k Ω W Enquanto que a resistência máxima é igual a: Rmax = 1,30k Ω + 0,065k Ω Rmax = 1,365k Ω W 6- Qual a escala apropriada para medir uma resistência de valor nominal 3,3 MΩ? Considere o multímetro HYX DT830D da Figura 10.9. 2000k Ω 7- Um estudante deseja produzir uma corrente elétrica de 20 mA. Para isso ele dispõe de uma bateria de 9,0 V como fonte de tensão. Qual o valor da resistência e qual a potência mínima da mesma (considerando as opções de potências indicadas na Figura 10.6) que o aluno deve escolher? P = U . i P = 9 . 20.000(A) P = 180.000 W ou 180Kw 180.000 = 9^2 . R 2,22 Ω = R 6. Conclusão Evidencia-se que o conhecimento acerca do resistor é muito importante ao estudar toda a área de circuitos elétricos e eletrônicos. O resistor permite controlar a corrente, por meio da aplicação de diferentes resistências, sendo possível utilizar desse conhecimento para manipular sistemas a favordo uso particular de desejo. A medida da resistência de um resistor, medida em ohms (W), possui uma certa tolerância devido a desvios, pois o dispositivo não é “perfeito”. Sendo assim, pode-se ter uma medida aproximada da tolerância do resistor, mas satisfatória, pois as margens de erro geralmente são pequenas em relação à totalidade. A natureza do uso do resistor permite que, além da manipulação da resistência, por meio da seleção do resistor, se possa alterar sua natureza de forma a dispor uma associação de resistores da forma em paralelo e da forma seriada, em experimentos presenciais. Assim, com um mesmo número de resistores, pode-se obter configurações diferentes de acordo com as relações entre eles. Na prática em questão, foi possível aliar o conhecimento experimental ao teórico, sendo visualizado de forma simples um conceito que, a princípio, é muito abstrato. A manipulação do ohmímetro e a análise das cores do resistor são fundamentais para a familiarização com esse tipo de instrumento e com esse tipo de conceito, facilitando a posterior obtenção de conhecimento aprofundado acerca desse assunto, porém as vias de visualização da prática dificultaram bastante o resultado, por tratar-se da visualização limitada nas telas dos computadores e celulares. Ademais, é possível notar, que, apesar de alguns erros de medição, os resultados encontrados na prática foram satisfatórios, em que se pode identificar os resistores de acordo com suas cores e tolerâncias, observando a medição correspondente ao valor teórico do código de cor. O uso do ohmímetro, apesar de uma atividade simples, marca o primeiro contato com esse tipo de instrumento de importância grandiosa. Sendo assim, de forma geral, vários conceitos foram exemplificados e sintetizados durante a prática, observando-se, por exemplo, o funcionamento de um potenciômetro e a natureza das associações dos resistores, mesmo que não praticada, mas abstraída no aprofundamento do assunto, e sua influência no valor obtido na medição. 7. Referências Bibliográficas HELERBROCK, Rafael. "Circuitos elétricos"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/circuitos-eletricos.htm. Acesso em 18 de fevereiro de 2021. CONSULPLAN, Questões de Eletrônica. Disponível em: https://estudaquepassa.com.br/concursos/questoes?topics=159&page=7. Acesso em: 18 de Fevereiro de 2021. GOUVEIA, Rosimar. “Corrente Elétrica”, Disponível em: https://www.todamateria.com.br/corrente-eletrica/. Acesso em: 19 de fevereiro de 2020. TEIXEIRA, Mariane Mendes. "O que é resistência elétrica?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-resistencia-eletrica.htm. Acesso em 19 de fevereiro de 2021. DIAS, Fabiana. “Lei de Ohm”; EducamaisBrasil. Disponível em: https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/fisica/leis-de-ohm. Acesso em 19 de fevereiro de 2021.
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