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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA SEMESTRE 2020.2 PRÁTICA 10: RESISTORES E OHMÍMETRO (VIRTUAL) ALUNO: RONILSON DE MORAIS SOUSA MATRÍCULA: 499639 CURSO: ENGENHARIA AMBIENTAL TURMA: 28A PROFESSOR: DIEGO DA COSTA, FRANCISCO NEPOMUCENO E NILDO LOIOLA DATA E HORA DA REALIZAÇÃO DA PRÁTICA: 11/02/2021 ÀS 14:00 h 2 SUMÁRIO 1.0 OBJETIVOS..........................................................................................................03 2.0 MATERIAL...........................................................................................................03 3.0 INTRODUÇÃO.....................................................................................................03 4.0 PROCEDIMENTO...............................................................................................06 5.0 QUESTIONÁRIO.................................................................................................08 6.0 CONCLUSÃO.......................................................................................................10 7.0 REFERÂNCIAS....................................................................................................11 3 1.0 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. 2.0 MATERIAL - Simulação sobre a utilização do ohmímetro: https://www.geogebra.org/m/kapehgjr 3.0 INTRODUÇÃO 3.1 RESISTORES De acordo com o site educacional Toda Matéria, resistores são componentes de circuitos elétricos que tem como finalidade resistir à passagem de corrente elétrica através da conversão de energia elétrica em energia térmica, essa limitação da passagem de corrente é chamada de resistência elétrica. A maior parte dos resistores utilizados atualmente possui uma marcação com faixas coloridas, é possível determinar a resistência de um resistor através do código de cores. As cores são posicionadas em uma ordem específica, onde a resistência identificada pelo código de cores é denominada nominal. Figura 1 – Código de cores dos para realizar a leitura dos resistores As faixas coloridas devem ser lidas da extremidade para o centro. Em geral os resistores apresentam 4 ou 5 faixas coloridas. Segue abaixo a quantidade de faixas e seus significados: • 3 faixas: primeiro dígito, segundo dígito, potência de dez. https://www.geogebra.org/m/kapehgjr 4 • 4 faixas: primeiro dígito, segundo dígito, potência de dez, tolerância. • 5 faixas: primeiro dígito, segundo dígito, terceiro dígito, potência de dez, tolerância. • 6 faixas: primeiro dígito, segundo dígito, terceiro dígito, potência de dez, tolerância, coeficiente de temperatura. Figura 2 – Exemplo de leitura de um resistor 3.2 MULTÍMETRO O multímetro é um instrumento formado por um ohmímetro, voltímetro e amperímetro. Nesta prática usaremos um multímetro digital cujo ohmímetro apresenta escalas de 200 Ω até 2 MΩ. 5 Figura 3 – Modelo de multímetro, modelo Minipa ET 1005 A escala de 200Ω deve ser usada para medir resistências de até 200Ω. A escala 2 kΩ deve ser usada para medir resistências entre 200Ω e 2 kΩ e assim por diante. De acordo com o Manual da Prática 10: Resistores e Ohmímetros, alguns cuidados devem ser tomados ao realizar medidas com o ohmímetro, são eles: 1) Conecte a ponta de prova preta ao terminal “COM” (negativo) e a ponta de prova vermelha ao terminal “V/Ω” (positivo). Embora a utilização do ohmímetro seja feita sem a distinção de polaridade, é importante que você adquira o hábito de obedecer sempre a esta convenção. 2) Escolha a escala adequada ao valor de resistência a ser medida. 3) Certifique-se que o resistor medido não está associado a nenhum outro resistor ou fonte. 4) Cuide para que haja um bom contato entre as pontas de prova e os terminais do resistor. 5) Durante a medida não toque nas partes metálicas das pontas de prova, pois a resistência do seu corpo influenciará na medida. : 6 4.0 PROCEDIMENTO A prática dos Resistores e Ohmímetro (Virtual) foi disponibilizada aos alunos através do grupo do Facebook do laboratório de física experimental e pelo recebimento no e-mail com o manual da prática, ou seja, cada aluno realizou sua prática de forma remota e individual. Nesta prática temos 4 procedimentos a serem realizados, o procedimento 1 é a determinação das escalas dos ohmímetros, o procedimento 2 é a identificação do valor da resistência pelo código de cores, o procedimento 3 é realizar a medição das resistências e o procedimento 4 é cálculo dos limites de tensão e corrente elétrica em um resistor. Para o procedimento 1 precisávamos olhar as escalas dos ohmímetros solicitados, neste caso: HYX DT830D e o Minipa ET 1005. Seguem os dados: MULTÍMETRO ESCALAS HYX DT830D 200 Ω, 2000 Ω, 20 KΩ, 200 KΩ e 2000 KΩ Minipa ET 1005 200 Ω, 2 KΩ, 20 KΩ, 200 KΩ e 2 MΩ Tabela 1 – Escala dos ohmímetros HYX DT830D e o Minipa ET 1005 No procedimento 2 realizamos a determinação da resistência pelo código de cores a partir do simulador, disponibilizado no seguinte link: https://www.geogebra.org/m/kapehgjr . Para realizar as medidas devemos observar a sequência de cores do ohmímetro e anotar os valores correspondentes presentes no código de cores. Seguem os dados: R CORES R NOMINAL TOLERÂNCIA 1 BRANCO, MARROM, MARROM, OURO 910 Ω 5% 2 VIOLETA, VERDE, OURO, OURO 7,5 Ω 5% 3 VERMELHO, VIOLETA, VERDE, PRETO, MARROM 275 Ω 1% 4 VERMELHO, VERMELHO, AMARELO, OURO 220 KΩ 5% 5 MARROM, PRETO, PRETO, PRATA, MARROM 1 Ω 1% 6 LARANJA, AMARELO, LARANJA, OURO 34 Ω 5% 7 AMARELO, VIOLETA, VERMELHO, OURO 4,7 KΩ 5% Tabela 2 – Resultados experimentais obtidos a partir do simulador em cada uma das resistências analisadas. No procedimento 3 devemos realizar a medição das resistências a partir das resistências nominais e medidas, além disso, devemos acrescentar a escala do ohmímetro ue realizamos a escala e calcular o erro percentual a partir da seguinte fórmula: https://www.geogebra.org/m/kapehgjr 7 RNOMINAL – RMEDIDO /RNOMINAL X 100 Vale ressaltar que a resistência medida é encontrada na tela do ohmímetro ao medir a resistência. Seguem os dados obtidos: R R NOMINAL R MEDIDO ESCALA ERRO (%) 1 910 Ω 956 Ω 2000 Ω 5,05 2 7,5 Ω 7,7 Ω 200 Ω 2,67 3 275 Ω 277 Ω 2000 Ω 0,727 4 220 K Ω 222 Ω 2000 k Ω 0,909 5 1 Ω 1 Ω 200 Ω 0,00 6 34 Ω 33,7 Ω 200k Ω 0,882 7 4,7 K Ω 4,84 Ω 20 k Ω 2,98 Tabela 3 – Resultados experimentais da medição das resistências Por fim, no procedimento devemos calcular a corrente máxima e mA e a voltagem em V, a partir das seguintes fórmulas: P = Ui P = U2 /R P = Ri2 Seguem os dados obtidos: Nº Especificações do Resistor I MÁXIMO (mA) V MÁXIMO (V) 1 910 Ω e 1,2 W 36,31 33,04 2 7,5 Ω e 1,8 W 489,9 3,674 3 33 KΩ e 1 W 5,505 181,6 Tabela 4 – Cálculo da corrente máxima e mA e da voltagem em V 8 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 Valor Nominal = 357 Ω Tolerância = + ou – 1% - R2 Valor Nominal = 68,1 Ω Tolerância = + ou – 2% 2. Quais as cores das faixas indicativasdo valor nominal de um resistor de 6,19 Ω e 2 % de tolerância. Azul, Marrom, Branca, Prata Tolerância = 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? Podemos realizar uma regra de três, assim: 601 – 102 X – 100 X = 590 4. O que significa a tolerância de um resistor? A tolerância nos diz dobre a variação máxima resistência, dessa forma pode ocorrer uma variação para + ou para - . 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? 1.300 Ω – 100% X – 5% Assim: X = 65 Ω 9 Máxima = 1.300 Ω + 65 Ω = 1.365 Ω Mínima = 1.300 Ω – 65 Ω = 1.235 Ω 6. Qual a escala apropriada para medir uma resistência de valor nominal 3,3 MΩ? Considere o multímetro HYX DT830D da Figura 10.9. Escala = 200 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? 0,001 x 20 = 0,02 A P = 9 x 0,02 P = 0,18 P = R x i2 0,18 = R x 0,022 R = 0,18/0,004 R = 450 Ω P = 1/4W 10 6.0 CONCLUSÃO Tendo em vista a realização da prática da Resistores e Ohmímetros (Virtual) pode-se perceber a sua importância, visto que, tal ferramenta nos permite entender na prática assuntos teóricos visto na disciplina de Física. Além disso, nós podemos comprovar algumas fórmulas estudadas na disciplina teórica e aplicá-las de forma prática, como a determinação da resistência, corrente elétrica e potência. Um ponto importante é que na presente prática podemos calcular os erros percentuais a partir do valor das resistências obtidas a partir da escala de cores (Resistencia Nominal) e comprando com os valores obtidos no ohmímetro (Resistência Medida), a partir disso, podemos entender se os resultados obtidos estão dentro do aceitável ou se variam muito. Neste experimento os erros percentuais foram baixos, seguem os mesmos: 5,05%, 2,67%, 0,727%, 0,909%, 0,00% (Resistencia Nominal = Resistencia Medida), 0,882% e 2,98%, respectivamente, resistor 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7. Além disso, a partir desta prática podemos perceber o funcionamento dos resistores e dos ohmímetros, instrumentos amplamente utilizados na engenharia e em inúmeras outras áreas. Por fim, vale ressaltar a importância do experimento para a formação multidisciplinar do aluno, uma vez que colocamos em prática outros conhecimentos ao realizamos as questões e construirmos tabelas. 11 7.0 REFERÊNCIAS Simulador: https://www.geogebra.org/m/kapehgjr . Acesso em: 15 fev, 2021 Resistores - Toda Matéria. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/resistores/. Acesso em: 15 fev. 2021. Multímetros - Mundo da Educação. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/o-multimetro.htm . Acesso em: 15 fev. 2021. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert. Fundamentos de Física v2. 9. ed. 2013. UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ. Biblioteca Universitária. Guia de normalização de trabalhos acadêmicos da Universidade Federal do Ceará. Fortaleza, 2013. https://www.geogebra.org/m/kapehgjr https://www.todamateria.com.br/lei-de-hooke/ https://www.todamateria.com.br/lei-de-hooke/ https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/o-multimetro.htm
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