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Universidade Federal do Ceará – UFC Centro de Ciências Departamento de Física Disciplina de Física Experimental para Engenharia Semestre 2019.1 PRÁTICA 10 RESISTORES Aluno (A): Antonio Felype Ferreira Maciel Curso: Engenharia de Computação Matricula: 472118 Turma: 35A Professor: Keilla Façanha Silva Data de realização da prática: 09/10/2019 Horário de realização da prática: 10h às 12h 23/10/2019 1. Objetivos - Identificar resistores; - Determinar o valor da resistência pelo código de cores; - Utilizar o Ohmímetro Digital para medir resistências; - Identificar 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. Material - Resistores (placa com 7 resistores); - Resistores em base de madeira (3 de 1kΩ e 2 de 3,3 kΩ); - Potenciômetro de 10 kΩ; - Lupa; - Tabela com código de cores; - Cabos (dois médios e quatro pequenos); - Garras jacaré (duas); - Multímetro digital. 3. Introdução Resistores são componentes eletrônicos que servem para limitar a intensidade da corrente elétrica na parte desejada de um circuito. Sua resistência, medida em ohms (Ω), pode ser identificada através das cores das faixas presentes nele. Em geral, esse componente pode ter 4, 5 ou 6 faixas de cores e uma tabela é utilizada para identificar o valor da resistência. As duas últimas faixas daqueles que têm 4 ou 5 cores representam, em ordem, o multiplicador e a tolerância deles. A seguir, a tabela com o código de cores e a leitura de um resistor. Figura 1: Resisores de 4 faixas. Fonte: Kuadro. Figura 2: Código de cores e leitura de um resistor. Fonte: Ensinando Elétrica. Num circuito, o resistor é representado pelos símbolos da imagem 3 e pode ser associado de duas formas: em série e em paralelo. No primeiro modo, a resistência (RE) equivalente da associação será a soma de todas as resistências dos componentes. Já na segunda, RE, corresponde à soma dos inversos das resistências dos associados. Associação em série: RE=R1+R2+R3+...+Rn Associação em paralelo: 1 RE = 1 R1 + 1 R2 + 1 R3 +...+ 1 Rn O potenciômetro é um resistor que funciona de uma forma diferente dos convencionais. Ele possui uma resistência que varia de acordo com nossa necessidade, pois podemos alterá-la girando seu mecanismo. Esse componente possui três pernas e quando utilizadas a primeira e Figura 3: Símbolos que podem representar um resistor. Fonte: Brasil Escola. Figura 4: Resistores associados em série. Fonte: Eletron World. Figura 5: Vetores associados em paralelo. Fonte: Eletron World. a segunda, o potenciômetro funciona com sua resistência total. Caso a do meio e uma das outras duas sejam usadas, poderemos controlar o valor da resistência. Figura 6: Potenciômetro. Fonte: Baú da Eletrônica. 4. Procedimento PROCEDIMENTO 1: Escalas do Ohmímetro. Para começar a prática, precisamos observar quais as escalas disponíveis no ohmímetro que estávamos utilizando. Ele pode ser visto na imagem 7 e possuía as escalas de 200 Ω, 2 kΩ, 20 kΩ, 200 kΩ e 2 MΩ. PROCEDIMENTO 2: Identificação do valor da resistência pelo código de cores. Nesta parte da prática, observamos as faixas de cores presentes nos 7 resistores que estavam na placa de madeira e utilizamos o código (figura 2) para obter a resistência nominal. Aqui, tivemos um pouco de dificuldade devido ao tamanho das faixas e para saber a ordem em que deviam ser lidas as cores. No entanto, a lupa nos ajudou a ver melhor as faixas. Figura 7: Ohmímetro utilizado na prática. Fonte: o autor. Figura 8: Placa com resistores. Fonte: o autor. As cores e valores dos resistores foram inseridos na seguinte tabela. Tabela 1: Identificação da resistência pelo código de cores. R Cores RNOMINAL (Ω) Tolerância (%) 1 Marrom, preto, amarelo, dourado 10x104 5 2 Laranja, laranja, vermelho, dourado 33x102 5 3 Amarelo, branco, branco, prata, marrom 4,99 1 4 Marrom, cinza, marrom, dourado 180 5 5 Vermelho, roxo, marrom, dourado 270 5 6 Amarelo, roxo, preto, preto, marrom 470 1 7 Cinza, vermelho, marrom, dourado 820 5 PROCEDIMENTO 3: Medida da resistência. Nesta etapa, utilizamos o ohmímetro para ler a resistência dos mesmos resistores do procedimento 2. Com isso, calculamos o erro percentual entre os valores nominal e medido pelo ohmímetro. Os dados foram inseridos na tabela que se segue. Tabela 2: Valores medidos de resistência e determinação do erro. R RNOMINAL (Ω) RMEDIDO (Ω) Escala Erro (%) 1 105 98x103 200 kΩ 2 2 3,3x103 3,24x103 20 kΩ 1,82 3 4,99 5,2 200 Ω 4 4 1,8x102 1,79x102 200 Ω 5,6x10-1 5 2,7x102 2,97x102 2 kΩ 9,1 6 4,7x102 4,67x102 2 kΩ 6x10-1 7 8,2x102 8,1x102 2 kΩ 1,23 O erro percentual foi calculado da seguinte forma: Erro absoluto=|valor teórico−valor experimental| Errorelativo= Erro absoluto Valor verdadeiro ×100 PROCEDIMENTO 4: Associação de resistores. Primeiro, precisamos medir com o ohmímetro o valor dos resistores montados em bases de madeira. Os resultados tabelados. Tabela 3: Identificação dos resistores fornecidos. RNOMINAL (Ω) RMEDIDO (Ω) 103 9,9x102 103 1,008x103 103 1,001x103 3,3x103 3,22x103 3,3x103 3,22x103 Após isso, montamos os resistores fornecidos de acordo com o indicado no roteiro da prática e medidos a resistência equivalente com o ohmímetro. • Dois resistores de 1000 Ω em série. RE: 1980 Ω • Dois resistores de 1000 Ω em paralelo. RE: 490 Ω • Três resistores de 1000 Ω em série. RE: 2980 Ω • Três resistores de 1000 Ω em paralelo. RE: 320 Ω • Três resistores de 1000 Ω em associação mista. RE: 1490 Ω • Dois resistores de 3300 Ω em série. RE: 6460 Ω Figura 9: Lendo o valor da resistência com o ohmímetro. Fonte: o autor. • Dois resistores de 3300 Ω em paralelo. RE: 1600 Ω • Um resistor de 1000 Ω e um de 3300 Ω em série. RE: 4230 Ω • Um resistor de 1000 Ω e um de 3300 Ω em paralelo. RE: 750 Ω PROCEDIMENTO 5: Potenciômetro. Primeiramente, anotamos o valor da resistência nominal do potenciômetro, que era de 10 kΩ. Então, ajustamos a resistência de acordo com o indicado no manual e medimos a resistência complementar. Por fim, somamos esses valores para encontrar a resistência total em cada caso. Os dados obtidos foram adicionados na tabela abaixo. Resistência entre os terminais A e B, RAB (Ω) Resistência entre os terminais B e C, RBC (Ω) Soma das resistências RAB+ Rbc (Ω) 2 k 8,57 k 10,57 k 4,54 k 6 k 10,54 k 7 k 3,62 k 10,62 k 5,56 k 5 k 10,56 k Figura 10: Três resistores associados em série. Fonte: o autor. 5. Questionário 1. Um resistor, R1, apresenta as seguintes faixas: verde, vermelha, 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? De acordo com o código de cores, R1 apresenta 5230 Ω e tolerância de 1%. Já R2 tem 68,1 Ω e 2% de tolerância. 2. Quais as cores das faixas indicativas do valor nominal de um resistor de 2,49 Ω e 1% de tolerância? Vermelha, amarela, vermelha, prata e marrom. 3. Que é a tolerância de um resistor? Indica, em porcentagem, o possível erro de valor do resistor, para mais ou para menos. 4. Um resistor de 750 kΩ tem uma tolerância de 5%. Qual o valor mínimo esperado para o valor da resistência do mesmo? E qual o valor máximo? Valor mínimo: 750 kΩ×(1−0 ,05)=712 ,5 kΩ Valor máximo: 750 kΩ×(1+0 ,05)=787 ,5 kΩ 5. Dois resistores têm valores 500 Ω e 1,0 kΩ respectivamente com tolerâncias de 5%. Quais as tolerâncias de suas montagens em série e em paralelo? Intuitivamente, pode-se pensar que a tolerância permanecerá 5%. Para provar isso, basta fazer os cálculos das em série e em paralelo utilizando, em ambos, os valores mínimos e máximos dos resistores apresentados. Série: RE=R1+R2+R3+...+Rn Esperado: RE=500+1000=1500Ω Mínimo: RE=[500×(1−0 ,05)]+[1000×(1−0,05)]=475+950=1425ΩMáximo: RE=[500×(1+0,05)]+[1000×(1+0 ,05)]=525+1050=1575Ω Tolerância: |Esperado−(mínimo oumáximo)| Esperado ×100 |1500−1425| 1500 ×100=5 % ou |1500−1575| 1500 ×100=5 % Paralelo: 1 RE = 1 R1 + 1 R2 + 1 R3 +...+ 1 Rn Esperado: 1 RE = 1 500 + 1 1000 =333 ,33Ω Mínimo: 1 RE = 1 [500×(1−0 ,05)] + 1 [1000×(1−0 ,05)] = 1 475 + 1 950 =316 ,67Ω Máximo: 1 RE = 1 [500×(1+0 ,05)] + 1 [1000×(1+0 ,05)] = 1 525 + 1 1050 =350Ω Tolerância: |333 ,33−316 ,67| 333 ,33 ×100=5 % ou |333 ,33−350| 333 ,33 ×100=5 % 6. Determinar teoricamente qual a resistência equivalente a associação em série de n resistores iguais de resistência R e compare a previsão teórica, para os casos em que n=2, n=3 e R=1000Ω com os resultados experimentais desta prática. Comente os resultados. N=2: RE=R1+R2=1000+1000=2000Ω N=3: RE=R1+R2+R3=1000+1000+1000=3000Ω No procedimento 4, quando n=2, R=1000 e temos associação em série, o ohmímetro registrou 1980 Ω pois os resistores não tinham exatamente 1000 Ω, o que é permitido, pois eles têm tolerância. Já quando n=3, o ohmímetro registrou 2980 Ω pelos mesmos motivos do item anterior. 7. Determinar teoricamente qual a resistência equivalente a associação em paralelo de n resistores iguais de resistência R e compare a previsão teórica, para os casos em que n=2, n=3 e R=1000Ω com os resultados experimentais desta prática. Comente os resultados. N=2: 1 RE = 1 1000 + 1 1000 =500Ω N=3: 1 RE = 1 1000 + 1 1000 + 1 1000 =333,33Ω No procedimento 4, quando n=2, R=1000 e temos associação em paralelo, o ohmímetro registrou 490 Ω pois os resistores não tinham exatamente 1000 Ω, o que é permitido, pois eles têm tolerância. Já quando n=3, o ohmímetro registrou 320 Ω pelos mesmos motivos do item anterior. 6. Conclusão Conclui-se, após essa prática, que os resistores podem alterar a intensidade da corrente elétrica em um circuito. Sua resistência pode ser obtida ao se observar as faixas coloridas contidas nele, o que, no entanto, não revela o valor exato daquele resistor devido à sua tolerância. Para ter precisão, é necessário usar um ohmímetro na escala mais próxima possível, para que não haja perca de informações. Resistores podem ser associados em série, em paralelo e de forma mista. Na série, a resistência equivalente corresponderá à soma das resistências dos associados. Já em paralelo, é necessário somar os inversos das resistências dos componentes para obter a equivalente. Além disso, quando resistores têm tolerância igual, ainda que tenham Ω diferentes, quando associados em série ou paralelo, a tolerância da associação permanecerá igual às iniciais. 7. Bibliografia BERNARDO, Jader. Associação de resistores em paralelo. 1p. Disponível em <http://eletronworld.com.br/eletronica/associacao-de-resistores-em-paralelo/>. Acesso em: 19 out 2019. BERNARDO, Jader. Associação de resistores em série. 1p. Disponível em <http://eletronworld.com.br/eletronica/teste/>. Acesso em: 19 out 2019. Cálculos de Resistores. 1p. Disponível em <https://ensinandoeletrica.blogspot.com/2016/02/calculos-de-resistores.html/>. Acesso em: 19 out 2019. CARELLI, Daniel. Associação de resistores. 1p. Disponível em <https://www.kuadro.com.br/posts/associacao-de-resistores/>. Acesso em: 19 out 2019. DIAS, Nildo Loiola. UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ. DEPARTAMENTO DE FÍSICA. LABORATÓRIO DE FÍSICA PARA ENGENHARIA.: Roteiros de aulas práticas de física, Fortaleza, 2019. 108p. Potenciômetro Linear de 10K (10000Ω). 1p. Disponível em <https://www.baudaeletronica.com.br/potenciometro-linear-de-10k-10000.html/>. Acesso em: 19 out 2019. SILAS, Joab. O que são resistores?. 1p. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-resistores.htm/>. Acesso em: 19 out 2019. SILAS, Joab. Resistores. 1p. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-resistores.htm/>. Acesso em: 19 out 2019. 5. Questionário 1. Um resistor, R1, apresenta as seguintes faixas: verde, vermelha, 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? De acordo com o código de cores, R1 apresenta 5230 Ω e tolerância de 1%. Já R2 tem 68,1 Ω e 2% de tolerância. 2. Quais as cores das faixas indicativas do valor nominal de um resistor de 2,49 Ω e 1% de tolerância? Vermelha, amarela, vermelha, prata e marrom. 3. Que é a tolerância de um resistor? Indica, em porcentagem, o possível erro de valor do resistor, para mais ou para menos. 4. Um resistor de 750 kΩ tem uma tolerância de 5%. Qual o valor mínimo esperado para o valor da resistência do mesmo? E qual o valor máximo? Valor mínimo: Valor máximo: 5. Dois resistores têm valores 500 Ω e 1,0 kΩ respectivamente com tolerâncias de 5%. Quais as tolerâncias de suas montagens em série e em paralelo? Intuitivamente, pode-se pensar que a tolerância permanecerá 5%. Para provar isso, basta fazer os cálculos das em série e em paralelo utilizando, em ambos, os valores mínimos e máximos dos resistores apresentados. Série: Esperado: Mínimo: Máximo: Tolerância: ou Paralelo: Esperado: Mínimo: Máximo: Tolerância: ou 6. Determinar teoricamente qual a resistência equivalente a associação em série de n resistores iguais de resistência R e compare a previsão teórica, para os casos em que n=2, n=3 e R=1000Ω com os resultados experimentais desta prática. Comente os resultados. N=2: N=3: No procedimento 4, quando n=2, R=1000 e temos associação em série, o ohmímetro registrou 1980 Ω pois os resistores não tinham exatamente 1000 Ω, o que é permitido, pois eles têm tolerância. Já quando n=3, o ohmímetro registrou 2980 Ω pelos mesmos motivos do item anterior. 7. Determinar teoricamente qual a resistência equivalente a associação em paralelo de n resistores iguais de resistência R e compare a previsão teórica, para os casos em que n=2, n=3 e R=1000Ω com os resultados experimentais desta prática. Comente os resultados. N=2: N=3: No procedimento 4, quando n=2, R=1000 e temos associação em paralelo, o ohmímetro registrou 490 Ω pois os resistores não tinham exatamente 1000 Ω, o que é permitido, pois eles têm tolerância. Já quando n=3, o ohmímetro registrou 320 Ω pelos mesmos motivos do item anterior. 6. Conclusão Conclui-se, após essa prática, que os resistores podem alterar a intensidade da corrente elétrica em um circuito. Sua resistência pode ser obtida ao se observar as faixas coloridas contidas nele, o que, no entanto, não revela o valor exato daquele resistor devido à sua tolerância. Para ter precisão, é necessário usar um ohmímetro na escala mais próxima possível, para que não haja perca de informações. Resistores podem ser associados em série, em paralelo e de forma mista. Na série, a resistência equivalente corresponderá à soma das resistências dos associados. Já em paralelo, é necessário somar os inversos das resistências dos componentes para obter a equivalente. Além disso, quando resistores têm tolerância igual, ainda que tenham Ω diferentes, quando associados em série ou paralelo, a tolerância da associação permanecerá igual às iniciais. 7. Bibliografia BERNARDO, Jader. Associação de resistores em paralelo. 1p. Disponível em <http://eletronworld.com.br/eletronica/associacao-de-resistores-em-paralelo/>. Acesso em: 19 out 2019. BERNARDO, Jader. Associação de resistores em série. 1p. Disponível em <http://eletronworld.com.br/eletronica/teste/>. Acesso em: 19 out 2019. Cálculos de Resistores. 1p. Disponível em <https://ensinandoeletrica.blogspot.com/2016/02/calculos-de-resistores.html/>. Acesso em: 19 out 2019. CARELLI, Daniel. Associação de resistores. 1p. Disponível em <https://www.kuadro.com.br/posts/associacao-de-resistores/>. Acesso em: 19 out 2019. DIAS, Nildo Loiola. UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ.DEPARTAMENTO DE FÍSICA. LABORATÓRIO DE FÍSICA PARA ENGENHARIA.: Roteiros de aulas práticas de física, Fortaleza, 2019. 108p. Potenciômetro Linear de 10K (10000Ω). 1p. Disponível em <https://www.baudaeletronica.com.br/potenciometro-linear-de-10k-10000.html/>. Acesso em: 19 out 2019. SILAS, Joab. O que são resistores?. 1p. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-resistores.htm/>. Acesso em: 19 out 2019. SILAS, Joab. Resistores. 1p. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-resistores.htm/>. Acesso em: 19 out 2019.
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