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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA METALÚRGICA E DE MATERIAIS RELATÓRIO PRÁTICA 10 RESISTORES E OHMÍMETRO ALUNO (A): ALICE BARROS FREIRE MATRÍCULA:471490 TURMA: 15A DATA: 01/10/2019 HORÁRIO:14H ÀS 16H CURSO: ENGENHARIA METALÚRGICA E DE MATERIAIS DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA PROFESSORA: MAYRA PADRON 1. OBJETIVOS Identificar os resistores; Determinar o valor da resistência pelo código de cores; Utilizar o Ohmímetro Digital para medir as resistências; Identificar a 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. MATERIAIS Resistores (placa com 7); Resistores em base de madeira (3 de 1kΩ e 2 de 3,3 kΩ); Potenciômetro de 10kΩ; Lupa; Tabela com código de cores; Cabos (2 grandes, 4 pequenos); Garra jacaré (duas); Multímetro digital. 3. Introdução 3.1 Resistores O resistor na física está situado na parte eletrônica. Ele é basicamente um pequeno dispositivo que limita a passagem da corrente elétrica em algum ponto do circuito elétrico, ou seja, como o próprio nome diz, promove uma resistência, sendo esta considerada uma grandeza física representada em Ohms (Ω). Os resistores após a passagem da corrente transformam energia elétrica em energia térmica, produzindo o Efeito Joule. Nesta prática foram adotados os resistores de carvão (figura 3.1). [2] [3] [4] Figura 1: Resistores de carvão. Há dois métodos para fazer a leitura dos resistores, o código de cores e o ohmímetro. 3.2 Código de cores O código é um método simples, utiliza-se uma tabela de cores na qual cada uma tem um valor numérico. Utilizando este modelo, observa-se as cores das faixas existentes nos resistores da esquerda para direita, em casos especiais é feito de forma contrária. As faixas podem designar a resistência, o fator multiplicativo e o valor da tolerância dos resistores. Após isso é feita a comparação com as cores da tabela e desta forma é determinada a resistência. A figura a seguir exemplifica a leitura de um resistor de carvão utilizando o código de cores. [5] Figura 2. O resistor pode condem conter 3, 4, 5 ou 6 faixas. Resistor de 4 faixas é lido da seguinte forma: 1ª Faixa: indica o primeiro dígito do valor nominal da resistência. 2ª Faixa: indica o segundo dígito do valor nominal da resistência. 3ª Faixa: indica a potência de dez que determina o número de zeros que serão adicionados ao valor da resistência. 4 ª Faixa: indica o valor da tolerância do valor nominal da resistência. 3.3 Ohmímetro O ohmímetro é uma ferramenta contida no multímetro digital, este é um aparelho digital utilizados para medir algumas grandezas físicas elétricas como corrente elétrica (amperímetro), voltagem (voltímetro) e resistência (ohmímetro). Este aparelho determina a resistência de forma mais exata. Para obter o valor correto da resistência é necessário plugar os cabos no polo negativo e positivo, observando o que o multímetro está indicado, se o valor determinado for zero, deve-se aumentar a escala do mesmo. O multímetro utilizado na prática possui 5 escalas. Um exemplo simples: a escala de 200Ω deve ser usada para medir resistências até 200Ω. [6] 3.3 Potenciômetro O potenciômetro é um instrumento eletrônico que gera uma resistência para a passagem da corrente elétrica, a passagem pode sofrer ajustes manuais, dessa forma a resistência pode ser aumentada ou diminuída. Um potenciômetro normalmente tem um eixo giratório e três terminais, comumente são utilizados nos controles de volumes, vídeo games, controle de brilho, em telas LCD entre outros. O potenciômetro é dado muitas vezes como um diferente resistor, uma vez que opera criando dificuldades ou limitações para a passagem da corrente em um circuito, a diferença entre ele e um resistor é que sua resistência pode ser modificada e em resistor não, dado que este possui um valor fixo para sua resistência. [7] Figura 3 Potenciômetro 3.4 Associação de Resistores 3.4.1 Associação de resistores em série Ocorre quando os resistores são ligados um ao outro enfileirados, de modo que o fluxo da corrente elétrica passe apenas por um caminho. A resistência total é a soma das resistências de todos os resistores ligados me série. [8] [9] Req = R1 + R2 + R3 Figura 4 [9] Associação em série. 3.4.2 Associação de resistores em paralelo Ocorre quando os resistores são ligados de forma que cada um seja um caminho diferente para a passagem da corrente elétrica. A seguinte fórmula utilizada para calcular a resistência em paralelo. [8] [10] Figura 5 [10] Associação de resistores em paralelo. 3.4.3 Associação de resistores mista É a junção das associações em série e em paralelo, para calcular esse tipo de associação é necessário separar os sistemas, faz-se o cálculo da resistência equivalente, primeiro calcula-se o valor da resistência em paralelo e após isso a resistência em série. Soma-se as duas e obtêm-se a resistência equivalente. [8] Figura 6 [11] Associação mista de resistores. 4. Procedimento Procedimento 1: Escalas do Ohmímetro. 1. Foram anotadas as escalas usadas no ohmímetro durante essa prática, segue abaixo: 200Ω, 2kΩ, 20kΩ, 200kΩ e 20MΩ. Procedimento 2: Identificação do valor da resistência pelo código de core. 2. Foram anotadas as cores das faixas de cada resistor de acordo com a ordem que devem ser lidas. Também estão determinados o valor nominal e a tolerância de cada resistor. Tabela 2.1 Identificação da resistência pelo código de cores. R Cores Rnominal Tolerância 1 Marrom, preto, amarelo e dourado 10 x 10 4 Ω 5% 2 Laranja, laranja, vermelho e dourada 33 x 10² Ω 5% 3 Amarelo, branco, branco, prateado e marrom 499 x 10 - ² Ω 1% 4 Marrom, preto, marrom e dourado 16 x 10¹ Ω 5% 5 Vermelho, violeta, marrom e dourado 27 x 10¹ Ω 5% 6 Amarelo, violeta, preta, preta e marrom 470 x 10 0 Ω 1% 7 Cinza, vermelho, marrom e dourado 82 x 10¹ Ω 5% Procedimento 3: Medida da resistência 3. Foram anotados na tabela 3.1 os valores nominais das resistências obtidos no procedimento 1. Foi medido no ohmímetro digital os valores da resistência e disposto na tabela a seguir, também serão apresentadas as escalas utilizadas no ohmímetro em cada caso. Além disso foi determinado o erro percentual da medida em relação ao valor nominal. 3.1 Valores medidos de resistência e determinação do erro R Rnominal Rmedido Escala Erro(%) 1 10 x 10 4 Ω 99,2 200kΩ 0,80 2 33 x 10² Ω 3,25 20kΩ 1,5 3 499 x 10 - ² Ω 5,6 200Ω 2 4 16 x 10¹ Ω 189,7 200Ω 18 5 27 x 10¹ Ω 268 2kΩ 0,74 6 470 x 10 0 Ω 467 2kΩ 0,64 7 82 x 10¹ Ω 871 2k Ω 6,2 3.2 Foram identificados e anotados na tabela 3.3 os resistores (montados em base de madeira) pelo valor nominal e medido com o ohmímetro as resistências correspondentes 3.3 Identificação dos resistores fornecidos. Rnominal (Ω) Rmedido (Ω) 1000 1025 1000 996 1000 1010 3300 3270 3300 3220 Procedimento 4: Associação de resistores 4. Utilizando o ohmímetro e associação de resistores, foram medidas algumas resistências. 4.1 Associe dois resistores de 1000 Ω em série e meça a resistência equivalente. 1900Ω 4.2 Associe dois resistores de 1000 Ω em paralelo e meça a resistência equivalente. 502Ω 4.3 Associe três resistores de 1000 Ω em série e meça a resistência equivalente. 3220 Ω 4.4 Associetrês resistores de 1000 Ω em paralelo e meça a resistência equivalente. 333 Ω 4.5 Associe os três resistores de 1000 Ω em uma associação mista, e meça a resistência equivalente. 1512 Ω 4.6Associe os resistores de 3300 Ω em série e meça a resistência equivalente. 9900 Ω 4.7 Associe os dois resistores de 3300Ω em paralelo e meça a resistência equivalente. 3230 Ω 4.8 Associe um resistor de 1000 Ω a um de 3300 Ω em série e meça a resistência equivalente. 4240 Ω 4.9 Associe um resistor de 1000 Ω a de 3300 Ω em paralelo e meça a resistência equivalente. 3230 Ω Procedimento 5: Potenciômetro 5. Segue o valor nominal determinado pelo potenciômetro. R= 9,77 5.1 Foi ajustada a resistência do potenciômetro variando a posição cursor de modo a obter os valores indicados na tabela 5.2. Mediu-se a resistência complementar em cada caso e efetuou-se a soma para obter a resistência total. 5.2 Medidas das resistências nos terminais de um potenciômetro Resistência entre os terminais A e B, RAB (Ω) Resistência entre os terminais B e C, RBC (Ω) Soma das resistências RAB + RBC (Ω) 2k 7,87k 9,87k 3,85 k 6k 9,85k 7k 2,82k 9,82k 4,85 k 5k 9,85k 6. Questionário. 1- Um resistor, R1, apresenta as seguintes faixas: verde, vermelho, 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? Resistores Resistência nominal Tolerância 1 523 x 10¹ Ω 1% 2 681 x 10 -1 Ω 2% 2- Quais as cores das faixas indicativas do valor nominal de um circuito 2.49 Ω e 1% de tolerância. Resposta: Vermelha, amarela, branca, prateada e marrom. 3- Que é tolerância de um resistor? Resposta: A tolerância representa a porcentagem que indica o mínimo e o máximo de erro plausível de um resistor . 4- Um resistor de 750kΩ tem uma tolerância de 5%. Qual o valor mínimo esperado para o valor da resistência do mesmo? E qual o valor máximo? Rtolerância = 0,05 x 750 x 10³= 37.000= 37,5 x 10³ Ω Rmínimo= 750 - 37,5 = 712,5 k Ω Rmáximo= 750 + 37,5 = 787,5 k Ω 5- Dois resistores têm valores 500 Ω e 1,0 kΩ respectivamente com tolerância de 5%. Quais as tolerâncias de suas montagens em série e em paralelo? R1 0,05x500= 25Ω R1máximo = 500 + 25 = 525Ω R1mínimo = 500 - 25 = 475Ω R2 0,05 x 1 x 10³= 50Ω R2mínimo = 1000 – 50 = 950Ω R2máximo = 1000 + 50 = 1050Ω Após esta etapa é feito o cálculo dos valores máximos e mínimos das associações em série e em paralelo. Quando ocorre em série temos: R1mínimo + R2mínimo = 475 Ω + 950 Ω = 1425 Ω R1máximo + R2máximo = 525 Ω + 1050 Ω= 1575 Ω Comparando os resultados dos valores e a resistência equivalente temos: Req = 500 + 1000 = 1500 Ω Agora faz-se o cálculo do erro percentual: E% = 1575-1500 x100 = 5% 1500 Quando ocorre em paralelo: Resistência mínima: 1 = 1 + 1 Reqmín Reqmín1 Reqmín2 1 = 1 + 1 = 0,0031 Ω Reqmín 475 950 Resistência máxima: 1 = 1 + 1 Reqmax Reqmax1 Reqmax2 1 = 1 + 1 = 0,0029 Reqmax 525 1050 Resistência Equivalente – Normal 1 = 1 + 1 = 0,003 Req 500 1000 E%= 0,0029 - 0,003 x 100 = 3,3% 0,003 As tolerâncias divergiram, ou seja, modificaram-se. 6- 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 n=2; n=3 e R=1000 Ω com os resultados experimentais desta prática. Comente os resultados. Req = R + R + ⋯ + R Req = n × R Quando n=2 temos portanto Req/teorico = 2 × 1000 = 2000 Ω Req/experimental = 1025 + 1025 = 2050 Ω Req/experimental= 996 + 996 = 1992 Ω Req/experimental = 1010 + 1010= 2020 Ω Quando n=3 temos: Req/teorico = 3 × 1000 = 3000 Ω Req/experimental = 1025 + 1025 + 1025 = 3075 Ω Req/experimental= 996 + 996 + 996= 2988 Ω Req/experimental= 1010+1010+1010= 3030 Ω De acordo com os resultados obtidos, pode-se perceber que os resistores estão próximos à sua medição nominal, tendo um erro percentual não significativo. 7- Determine teoricamente qual a resistência equivalente à associação em paralelo de n resistores iguais de resistência R e compare com a previsão teórica para os casos em que n=2; n=3 e R=1000; com os resultados experimentais desta prática. Comente os resultados. 1 = 1 +1 +1+...+ 1 Req R R R R 1 = n Req R Quando n=2 temos: 1 = 2 Req/teórico=500 Ω Req/teórico 1000 1 = 2 Req/experimental= 512,5 Ω Req/experimental 1025 1 = 2 Req/experimental= 498 Ω Req/experimental 996 1 = 2 Req/experimental= 505 Ω Req/experimental 1010 Quando n=3 temos: 1 = 3 Req/teórico=333,3 Ω Req/teórico 1000 1 = 3 Req/experimental= 341,6 Ω Req/experimental 1025 1 = 3 Req/experimental= 332 Ω Req/experimental 996 1 = 3 Req/experimental= 336,6 Ω Req/experimental 1010 De acordo com os dados acima pode-se observar que os resistores estão próximos à sua medição nominal, tendo um erro percentual nada significativo, ou seja, o experimento se deu de forma satisfatória. 7. CONCLUSÃO Essa prática teve como objetivo aproximar os estudantes de uma área muito presente no cotidiano, que se faz presente em diversos objetos que são usados pelas pessoas diariamente, promovendo um conhecimento e aprendizado de forma dinâmica proveitosa. Os estudantes tiveram a oportunidade de pôr em prática conteúdos estudados, em sua maioria, apenas nos livros de física. No entanto, é de extrema importância que haja a parte experimental, para que os estudantes das áreas de engenhariam saibam realmente como funcionam toda a logística dos resistores e suas diferentes associações. A partir dessa prática laboratorial pôde-se adquirir o conhecimento de como fazer uso de equipamentos multímetros, utilizando a ferramenta Ohmímetro, para fazer a determinação da resistência, mas também os estudantes fizeram uso de um modelo mais análogo de certa forma, sendo este o código de cores. Além disso pôde-se aprender que o potenciômetro pode ser definido como um tipo de resistor, dado que o mesmo causa uma limitação à passagem da corrente elétrica, no entanto, sua resistência pode ser ajustada manualmente. O presente relatório comprova que os experimentos feitos foram satisfatórios, pois os diversos valores obtidos foram bem próximos aos valores teóricos propostos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1- Dias, N. L. Roteiros de Aulas Práticas de Física. Edição 2019 2- Athos Eletronics. RESISTOR, O QUE É, TIPOS E APLICAÇÕES. Disponível em: https://athoselectronics.com/resistor/ 3- EletronPI. O RESISTOR. Disponível em: http://www.eletronpi.com.br/ce-009-resistor.aspxAcessados em 13 de outubro de 2019, às 9:00 4- Lab Eletrônica. RESISORES. Disponível em: http://www.labeletronica.com/eletronica-para-informatica/resistores Acessado dia 13 de outubro de 2019, às 10:30. 5- Mundo da Elétrica. CÓDIGO DE CORES. Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/codigo-de-cores-de-resistores/ 6- Athos Eletronics. MULTÍMETRO. Disponível em: https://athoselectronics.com/multimetro/ 7- Como fazer as coisas. POTENCIÔMETRO. Disponível em: http://www.comofazerascoisas.com.br/potenciometro-o-que-e-para-que-serve-e- como-funciona.html 8- Athos Eletronics. ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM SÉRIE, EM PARALELO E MISTA. Disponível em: https://athoselectronics.com/associacao-de-resistores/ 9- GOUVEIA, Rosimar. Toda Matéria. ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM SÉRIE. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/associacao-de- resistores/ 10- MENDES, Mariana. Mundo educação. ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM PARALELO. Disponível em: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/associacao-resistores-paralelo.htm https://athoselectronics.com/resistor/ http://www.eletronpi.com.br/ce-009-resistor.aspx http://www.labeletronica.com/eletronica-para-informatica/resistores https://www.mundodaeletrica.com.br/codigo-de-cores-de-resistores/ https://athoselectronics.com/multimetro/ http://www.comofazerascoisas.com.br/potenciometro-o-que-e-para-que-serve-e-como-funciona.html http://www.comofazerascoisas.com.br/potenciometro-o-que-e-para-que-serve-e-como-funciona.html https://athoselectronics.com/associacao-de-resistores/ https://www.todamateria.com.br/associacao-de-resistores/ https://www.todamateria.com.br/associacao-de-resistores/ https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/associacao-resistores-paralelo.htm 11- Brasil Escola. ASSOCIAÇÃO MISTA DE RESISTORES. Disponível em: https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre- associacao-mista-resistores.htm https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-associacao-mista-resistores.htm https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-associacao-mista-resistores.htm
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