Experimento 1 Medidores Elétricos e Leis de Kirchoff- F3 exp

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Física Experimental 3 – 01/2021 - Turma 04A 
Experimento 1 - Medidores Elétricos e Leis de Kirchoff 
26/07/2021 
 
 
1.Introdução: 
O experimento de medidores elétricos e Leis de Kirchoff será realizado por meio da utilização 
de um multímetro para a medição tanto da corrente elétrica quanto da voltagem através da 
plataforma TinkerCad, com a realização de alguns cálculos será possível gerar gráficos para que sejam 
feitas as análises dos dados obtidos. 
A primeira Lei Kichorff é sobre a soma das correntes que chegam em um nó é igual à soma das 
correntes que saem deste nó, e, portanto, iremos verificar isso por meio da medição da corrente 
utilizando o amperímetro em série com dois resistores diferentes e com a fonte. Já pela a segunda Lei 
de Kichorff a soma algébrica das tensões ao longo de uma malha elétrica é igual a zero, será verificada 
pela utilização de um voltímetro, medindo as quedas de tensões em dois resistores ligados em série e 
comparando a soma desses valores com a tensão da fonte. 
E então será analisado o princípio de resistor equivalente a resistores em série e paralelo, verificando 
as tensões no caso de estarem em série e a corrente elétrica no caso de estarem em paralelo, em 
seguida será utilizada a equação da lei de Kirchoff para calcular a resistência equivalente. 
 
2.Objetivos: 
Realizar a montagem e a análise de um circuito elétrico simples e verificar as duas leis de 
Kirchoff. 
 
3.Materiais: 
• 1 Protoboard; 
• 2 multímetros (1 voltímetro, 1 amperímetro); 
• 1 fonte controlada de tensão/corrente; 
• 1 resistor 100 Ω e 5,0 W; 
• 1 resistor de 1,0 kΩ e 5,0 W; 
• 1 resistor de 1,0 MΩ e 2,0 W. 
4.Procedimentos: 
Devido a impossibilidade de executar o experimento no laboratório as etapas abaixo foram 
filmadas para a coleta de dados e foi necessário replicar os circuitos elétricos na plataforma TinkerCad 
para o melhor entendimento prático do experimento. 
4.1 Voltímetro e Amperímetro 
Para iniciar o circuito foi montado, segundo a imagem abaixo, utilizando um resistor de R = 
100 Ω. Cada circuito montado, a tensão foi variada na fonte de 0 a 20V, de modo a obter 10 pontos, 
aproximadamente, equidistantes. Para a análise, os valos da corrente no circuito e da tensão do 
resistor foram anotados e plotados em um gráfico. Depois esse procedimento foi repetido para os 
resistores de 1kΩ e 1MΩ. 
 
Fig. 4.1.1 Esquema do circuito a ser montado 
 
Na imagem a seguir está a representação do circuito a cima na plataforma TinkerCad que deve 
ser montado para melhor entendimento do circuito. 
 
Fig. 4.1.2 Circuito montado no TinkerCad com resistor de 100 Ω e com tensão de 20V 
 
4.2 Lei das Malhas 
Com o auxílio de um multímetro deve ser medido o valor da voltagem em um circuito com 
dois resistores em série com resistências de 100 Ω e 1 kΩ, para a tensão de 10V e depois para uma 
tensão de 5V. Serão medidos os valores da voltagem com o voltímetro posicionado de três maneiras 
diferentes, como estão demonstrados nas figuras abaixo. 
 
Fig. 4.2.1 Circuito em serie com voltímetro posicionado no primeiro resistor 
 
 
Fig. 4.2.2 Circuito em serie com voltímetro posicionado no segundo resistor 
 
 
Fig. 4.2.3 Circuito em serie com o voltímetro posicionado nos dois resistores 
 
Na imagem a seguir está representado no TinkerCad o circuito em série com os três 
voltímetros ao mesmo tempo, tendo em vista é possível liga-los simultaneamente. 
 
Fig. 4.2.4 Circuito em série montado no TinkerCad, com resistores de 100 Ω e 1 kΩ e os multímetros ligados 
simultaneamente de acordo com as especificações a cima 
 
4.3 Resistência equivalente 
No circuito representado pela Figura 4.3.1 foi aplicada uma tensão de aproximadamente 10 V 
para resistores de 100 Ω e 1 kΩ, com o voltímetro é possível medir a queda de tensão, deve-se nessa 
etapa verificar também o valor da corrente do circuito. 
 
Fig. 4.3.1 Circuito com dois resistores em série e voltímetro medindo a queda de tensão entre os terminais. 
O mesmo circuito foi montado no TinkerCad e está representado na Figura 4.3.2, com tensão 
de 10 V. 
 
Fig. 4.3.2 Circuito em série montado no TinkerCad, om resistores de 100 Ω e 1 kΩ e multímetro posicionado nos 
dois resistores 
 
Utilizando a segunda lei de Kirchoff e com os dados obtidos é possível calcular a resistência 
elétrica equivalente e então comparar o resultado obtido da resistência equivalente com a soma das 
resistências dos resistores utilizados. 
 
4.4 Lei dos Nós 
Será montado um circuito com dois resistores de 100 Ω e 1 kΩ, respectivamente, em paralelo, 
de acordo com a imagem abaixo. Então é aplicada uma tensão de 5V, para que assim seja medida a 
queda de tensão entre os resistores. 
 
Fig. 4.4.1 Circuito em paralelo com resistências de 100 Ω e 1 kΩ 
 
Fig. 4.4.2 Circuito em paralelo com resistências de 100 Ω e 1 kΩ e tensão de 5V no TinkerCad 
 
Além de verificar a corrente do circuito, deverá ser verificada também após cada resistor, 
posicionando o amperímetro de maneira adequada como indicam as imagens abaixo. 
 
Fig. 4.4.3 Circuito em paralelo com resistências de 100 Ω e 1 kΩ com amperímetro após a primeira resistência 
 
Fig. 4.4.4 Circuito em paralelo com resistências de 100 Ω e 1 kΩ com amperímetro após a segunda resistência 
 
4.5 Resistência Equivalente Paralelo 
Com os dados obtidos no experimento 4.4 Lei dos Nós, se aplica a segunda lei de Kirchoff para 
determinar uma resistência elétrica equivalente ao circuito e então compara-se o valor obtido com a 
soma das resistências utilizadas. 
 
Fig. 4.5.1 Circuito em paralelo com resistências de 100 Ω e 1 kΩ 
 
4.6 Resistência Interna 
Nesse experimento monta-se um circuito, conforme a imagem abaixo, com apenas um 
resistor para que possa ser medido as resistências internas dos aparelhos, voltímetro e amperímetro. 
 
Fig. 4.1.1 Esquema do circuito a ser montado 
 
Vai sendo variada a tensão da fonte da mesma forma que no item 4.1 e assim são medidas as 
tensões na associação da resistência com o amperímetro. Deve ser feita três vezes, alterando o 
resistor, que nesse caso foram utilizados os valores de 100 Ω, 1kΩ e 1MΩ. 
Não foi feita a simulação no TinkerCad, tendo em vista que é uma plataforma que simula a 
situação ideal, onde os aparelhos não tem resistência interna, onde ao longo dos experimentos 
anteriores nós que adicionamos resistores aos aparelhos para simular a realidade. 
 
5.Resultados e Análise: 
5.1 Voltímetro e Amperímetro 
Com os dados extraído do experimento filmado, este gráfico abaixo mostra a corrente elétrica 
medida no amperímetro, e voltagem do resistor de 100 Ω. 
 
Gráfico 5.1.1 – Corrente elétrica medida no amperímetro em função da voltagem no terminal do resistor de 100 Ω medida 
com o voltímetro. A linha vermelha é o ajuste linear dos pontos. 
 
A partir da inclinação da curva, utilizou-se o ajuste linear y= Ax+B para determinar o valor de 
R. Os parâmetros encontrados no ajuste linear do QtiPlot foram: 
B = -2,907e-04 +/- 4,665e-04 
A = 1,019e-02 +/- 4,146e-05 
 
Para encontrar o valor de R, podemos concluir que o coeficiente angular pela equação I=1/R 
x V, é igual a 1/R teoricamente usando o resistor 100Ω. 
Logo, temos: Y = Ax+ B 
onde, A = 0,01 B = 0 
R = 1/A = 100 Ohms 
 
Valor este que confere com o valor fornecido no início do experimento. 
Circuito com resistores de 1kΩ: O gráfico abaixo mostra a corrente elétrica medida no 
amperímetro, e voltagem do resistor de 1kΩ. 
 
Gráfico 5.1.2 – Corrente elétrica medida no amperímetro em função da voltagem no terminal do resistor de 1kΩ medida 
com o voltímetro. A linha vermelha é o ajuste linear dos pontos. 
 
Da mesma forma que a análise anterior, utilizou-se o ajuste linear y= Ax+B para determinar o 
valor de R. Os parâmetros encontrados no ajuste linear do QtiPlot foram: 
B = -7,409e-05 +/- 5,270e-05 
A = 1,016e-03 +/- 4,785e-06 
 
Para encontrar o valor de R, podemos concluirque o coeficiente angular pela equação I=1/R 
x V, é igual a 1/R teoricamente usando o resistor 1kΩ. 
Logo, temos: Y = Ax+ B 
onde, A = 0,001 B = 0 
R = 1/A = 1000 Ohms ou 1kΩ 
 
Portanto, o valor de R confere com o valor fornecido e esperado no início do experimento. 
Circuito com resistores de 1MΩ: O gráfico abaixo mostra a corrente elétrica medida no 
amperímetro, e voltagem no resistor em questão: 
 
Gráfico 5.1.3 – Corrente elétrica medida no amperímetro em função da voltagem no terminal do resistor de 1MΩ medida 
com o voltímetro. A linha vermelha é o ajuste linear dos pontos. 
 
Seguindo o formato da análise anterior, temos do ajuste linear y= Ax+B, o valor de R. Os 
parâmetros encontrados no ajuste linear do QtiPlot foram: 
B = -5,897e-07 +/- 2,719e-07 
A = 1,093e-06 +/- 2,313e-08 
 
Para encontrar o valor de R, podemos concluir que o coeficiente angular pela equação I=1/R 
x V, é igual a 1/R teoricamente usando o resistor 1MΩ. 
Logo, temos: Y = Ax+ B 
onde, A = 0,000001 B = 0 
R = 1/A = 1.000.000 Ohms ou 1MΩ 
 
Logo, como nas análises anteriores, o valor de R está de acordo com o valor fornecido e 
esperado no início do experimento. 
Tinkercad: com a finalidade de comparação entre os resultados obtidos no experimento 
gravado e na simulação feita no tinkercad, temos: 
No gráfico abaixo está a comparação entre os resultados obtidos no experimento gravado e 
na simulação, para R = 100 Ω. 
 
Gráfico 5.1.4 – Corrente elétrica medida no amperímetro em função da voltagem no terminal do resistor de 100 Ω medida 
com o voltímetro. Os pontos em preto indicam os dados do experimento gravado, e em verde a simulação feita. 
 
No gráfico abaixo está a comparação entre os resultados obtidos no experimento gravado e 
na simulação, para R = 1M Ω. 
 
Gráfico 5.1.4 – Corrente elétrica medida no amperímetro em função da voltagem no terminal do resistor de 1MΩ medida 
com o voltímetro. Os pontos em preto indicam os dados do experimento gravado, e em verde a simulação feita. 
 
Em ambos os gráficos de comparação entre os resultados obtidos no experimento gravado e 
na simulação do Tinkercad, para R = 100 Ω e R = 1M Ω, respectivamente. Foi observado que houve um 
pequeno desencontro dos pontos plotados no gráfico, isso pode ter ocorrido devido a precisão do 
tinkercad ser menor que a registrada nos equipamentos do experimento gravado. 
 
5.2 Lei das Malhas 
Para a tensão na fonte de 10V: 
Tabela 5.2.1 – Valores de tensão para cada resistor referentes ao experimento fotografado. 
Resistor Tensão 
100 Ω 1.01 V 
1 kΩ 9.988 V 
Tensão de todo o circuito 10.997 V 
 
Para a tensão na fonte de 5V: 
Tabela 5.2.2 – Valores de tensão para cada resistor referentes ao experimento fotografado. 
Resistor Tensão 
100 Ω 0.498 V 
1 kΩ 4.962 V 
Tensão de todo o circuito 5.462 V 
 
Através da medição das voltagens nos dois resistores ligados em série é possível verificar a 
segunda lei de Kirchoff, por meio da soma dos dois valores observados, podemos verificar igualdade 
com a voltagem fornecida pela fonte, se levarmos em consideração os erros experimentais associados 
que são desprezíveis. Dessa forma, concluímos que a soma das tensões ao longo de uma malha elétrica 
é igual a zero. 
 
5.3 Resistencia Equivalente 
Os valores lidos pelos multímetros no experimento fotografado estão apresentados 
na tabela a seguir: 
Tabela 5.3.1 – Valores de tensão e corrente elétrica referentes ao experimento fotografado. 
Tensão (V) Corrente elétrica (mA) 
10.997 10.11 
5.462 4.98 
 
 Para definir o valor de Req, é usada a expressão V = Req I. Esse valor está 
apresentado na tabela a seguir, comparado com o valor da soma das resistências R1 e R2. 
Tabela 5.3.2 – Valores de Req calculado e teórico para cada tensão medida. 
Tensão (V) Req - calculado (kΩ) Req - teórico (kΩ) 
10.997 1.088 1.1 
5.462 1.097 1.1 
 
Essa diferença de entre os valores calculados e o teórico se deve às resistências 
internas do amperímetro e do voltímetro usados no experimento. 
Os resultados obtidos pelo circuito montado no TinkerCad e as Req referentes a 
esses valores, estão apresentados na tabela a seguir: 
Tabela 5.3.3 – Valores da tensão e corrente elétrica medidos pelos multímetros no TinkerCad e Req calculado e teórico para 
cada tensão medida. 
Tensão (V) Corrente elétrica (mA) Req - calculado (kΩ) Req - teórico (kΩ) 
9.97 9.07 1.099 1.1 
4.99 4.53 1.101 1.1 
 
 
5.4 Lei dos Nós 
5.5 Resistencia Equivalente Paralelo 
5.6 Resistencia Interna 
6.Conclusão: 
 
7.Bibliografia: