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Eletrônica Analógica Roteiro 01 2021/1 1. Objetivo Fazer com que o aluno conheça e manuseie devidamente o multímetro. 2. Material Necessário • Dois multímetros digitais • Uma fonte de tensão contínua ajustável (de 0,5V a 3,0V) • Um resistor (na faixa entre 1kΩ e 2kΩ) • Protoboard • Fios de ligação. 3. Multímetro O multímetro (figura 1) é um instrumento de medição versátil, pois permite medir corrente, tensão e resistência elétricas. Alguns modelos também são capazes de medir capacitância e temperatura, mas essas características não serão exploradas nesse experimento. 3.1. Utilização do multímetro como Ohmímetro Nessa função, o multímetro mede a resistência elétrica, cuja unidade no S.I. é o ohm (). Para tanto, deve ser inserido em paralelo nos resistores. Caso a resistência a ser medida não seja conhecida, deve-se iniciar a medição com uma escala maior e diminuí-la, caso necessário. Obs.: Nesse semestre, utilizar uma incerteza de 5% da leitura, com 3 algarismos significativos para as medições de resistências elétricas. Figura 1: Multímetro digital. 3.2. Utilização do multímetro como Voltímetro Nessa função, o multímetro (figura 1) mede a tensão elétrica, também conhecida como diferença de potencial (d.d.p), cuja unidade no S.I. é o volt (V). Para tanto, deve ser inserido em paralelo no circuito. Caso a tensão a ser medida não seja aproximadamente conhecida, deve-se proceder como no caso anterior, ou seja, iniciando a medição com uma escala maior. Se a tensão a ser medida for contínua, deve-se prestar atenção na polaridade da ligação. Obs.: Nesse semestre, utilizar uma incerteza de 0,5% da leitura, com 3 algarismos significativos para as medições de tensões (d.d.p.). 3.3. Utilização do multímetro como Amperímetro Nessa função, o multímetro mede a corrente elétrica de um circuito elétrico, cuja unidade no S.I. é o ampère (A). Para tanto, deve ser inserido em série no circuito. É preciso atenção para escolha da escala adequada, tanto para o sucesso da medição, quanto para não danificar o instrumento. Em caso de dúvida, deve-se iniciar a medição utilizando a escala maior, se esta for muito alta, diminui-se gradativamente o valor da escala. Obs.: Nesse semestre, utilizar uma incerteza de 1,5% da leitura, com 3 algarismos significativos para as medições de correntes elétricas. 4. Protoboard ou matriz de contato Uma maneira prática de trabalhar com os componentes eletrônicos de um circuito é utilizar uma matriz de contato (protoboard). Essa placa para protótipos é usada para montagens de circuitos temporários, sem o uso de soldas. Os terminais dos componentes são introduzidos em orifícios da placa dispostos de forma ordenada, que se incumbe das conexões básicas. É, na prática, um circuito impresso provisório. Não só os terminais dos componentes, como também, as interligações, mediante fios (jumpers) podem ser fixados nos orifícios dessa placa. A Figura 2 mostra um protoboard típico, onde estão dispostos os pontos impressos para as conexões. Colunas 2-5-6-9 → São contatos verticais independentes, ou seja, cada coluna é composta 25 orifícios ligados em série entre si. Linhas 3-4-7-8 → São contatos horizontais independentes, ou seja, cada coluna apresenta um canal com 5 orifícios ligados em série entre si. Contatos 1 → São bornes para ligação da fonte de tensão. São necessários fios (jumpers) para interligá-los aos contatos do protoboard. Em geral o vermelho corresponde à fase e o preto ao neutro (terra). Figura 2: Esquema de um protoboard típico. 5. Procedimento Experimental Medição da resistência elétrica de um componente: 5.1. Realizar a leitura da resistência elétrica através do código de cores. 5.2. Medir o valor da resistência fornecida com o multímetro ajustado na função ohmímetro (escala 20k Ω), associado em paralelo (figura 3) ao componente. Figura 3 – Esquema de ligação para a medição de resistência elétrica 5.3. Comparar as medidas através do erro relativo percentual. 5.4. Medição da tensão: Montar um circuito com um resistor e uma fonte de tensão (figura 4). Associar o multímetro, na função voltímetro (escala 20V DCV), em paralelo com o resistor. Figura 4: Esquema de ligação para a medição da ddp a que está sujeito um resistor. 5.5. Medição da corrente: Acrescentar ao circuito da figura 4 outro multímetro, em série, ajustado na função amperímetro (escala 20mA DCA). Medir a corrente que atravessa o resistor para cada um dos valores de ddp sugeridos no item anterior. Figura 5: Esquema de ligação para a medição da corrente que atravessa um resistor. 5.6. Ajustar a fonte de tensão para os valores 1,0 V; 2,0 V; 3,0 V. Anotar os valores das tensões e das intensidades das correntes elétricas. resistor ohmimetro pontas de prova Ω + R V + R V A Análise dos Resultados 1. Objetivo (s): (Qual a finalidade do trabalho realizado?) Aprender sobre a classificação do código de cores dos resistores em geral, além de comparar o valor tabelado com o valor medido em simulação, verificando assim o percentual de erro de medição e comparando com o erro aceitável segundo tabela 2. Qual o valor da resistência elétrica determinada pelo código de cores para o resistor? 𝑅 = (20𝐾 ± 10 %) 3. Qual foi o valor da resistência elétrica medida com o ohmímetro para o resistor? 𝑅 = (20𝐾 ) 4. Compare os valores das resistências elétricas obtidas através do código de cores e da leitura do ohmímetro, calculando o erro relativo percentual. Erro = 0%, não houve erro relativo percentual, o valor medido foi exatamente o tabelado 5. Preencher a tabela abaixo com os valores medidos com o multímetro para a tensão e para a corrente elétrica relacionada a cada valor de tensão no circuito. Medida 1 2 3 ddp (V) 1,0 2,0 3,0 Ddp (V) 1,0 2,0 3,0 i (mA) 0,05 0,10 0,15 6. Conclusão: (comentários e avaliação dos resultados obtidos Conforme observações praticas podemos perceber que o valor sobre o resistor é o mesmo que o da fonte de alimentação, por estarem em paralelo, já o valor da corrente aumenta conforme aumentamos o valor da fonte de tensão, assim quanto maior o valor da tensão maior também será o valor da corrente que passa pelo resistor Anexo – Código de Cores Uma das maneiras de se determinar a resistência de um resistor é seguir a leitura do código de cores impresso como indicado na Figura 1. A forma de se determinar a resistência é dada através de um código de cores. No exemplo abaixo, o resistor é caracterizado por três faixas coloridas mais uma faixa que indica a tolerância da resistência (em percentagem). 1º anel: primeiro algarismo significativo; 2º anel: segundo algarismo significativo; 3º anel: multiplicador, ou, número de zeros a serem adicionados; 4º anel: tolerância. A Tabela 1 mostra esta convenção para o código de cores. Tabela 1: Código de cores para leitura da resistência e tolerância de um resistor. Cores e Algarismos significativos Multiplicador Tolerância Preto 0 1 - Figura 1: Fotografia de um resistor encontrado comercialmente. Marrom 1 10 1% Vermelho 2 100 2% Laranja 3 1000 (1kΩ) 3% Amarelo 4 10.000 4% Verde 5 100.000 - Azul 6 1.000.000 (1MΩ) - Violeta 7 10.000.000 - Cinza 8 100.000.000 - Branco 9 1.000.000.000 (1GΩ) - Dourado - 0,1 5% Prateado - 0,01 10% Sem Cor - - 20% Exemplos: Figura 2: Amarelo, violeta, preto, dourado: 47, tolerância de ±5%. Resistores de grande precisão podem, eventualmente,apresentar mais um anel, correspondente a um terceiro algarismo significativo. 4.2. Parte interna de um Resistor e Simbologia num Circuito Elétrico O símbolo de uma resistência de valor fixo em um circuito elétrico pode ser dado de duas maneiras segundo dois padrões: americano e inglês (um retângulo), ou europeu e japonês uma linha quebrada (ou “zig-zag”). Veja Figura 4. Internamente, um resistor é composto pelas seguintes partes, como ilustrado na Figura 5. Figura 3: Vermelho, vermelho, vermelho: 2200, tolerância de ±20%. Figura 4: Simbologias usadas para representar um resistor. Figura 5: Composição interna de um resistor ôhmico.
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