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1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br INSTRUÇÕES GERAIS 1. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da experiência virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do VirtuaLab. 2. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial VirtuaLab” presente neste Roteiro. 3. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as instruções para realização desta prática na subseção “Procedimentos”. 4. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação de Resultados”. 2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br RECOMENDAÇÕES DE ACESSO PARA ACESSAR O VIRTUALAB ATENÇÃO: SEU PRIMEIRO ACESSO SERÁ UM POUCO MAIS LENTO, POIS ALGUNS PLUGINS SÃO BUSCADOS NO SEU NAVEGADOR. A PARTIR DO SEGUNDO ACESSO, A VELOCIDADE DE ABERTURA DOS EXPERIMENTOS SERÁ MAIS RÁPIDA. 1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome; 2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox; 3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o seu computador; 4. Verifique se o seu navegador está atualizado; 5. Realize teste de velocidade da internet. Na página a seguir, apresentamos as duas principais dúvidas na utilização dos Laboratórios Virtuais. Caso elas não se apliquem ao seu problema, consulte a nossa seção de “Perguntas Frequentes”, disponível em: https://cliente.grupoa.com.br. Neste mesmo link, você poderá usar o chat ou abrir um chamado para o contato com nossa central de suporte. Conte conosco! 3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br PERGUNTAS FREQUENTES 1) O laboratório virtual está lento, o que devo fazer? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Feche outros aplicativos e abas que podem sobrecarregar o seu computador. d) Verifique o uso do disco no Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) -> “Detalhes”. Se estiver em 100%, feche outros aplicativos ou reinicie o computador. 4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br 2) O laboratório apresentou tela preta, como proceder? a) No Google Chrome, clique em “Configurações” -> “Avançado” -> “Sistema” -> “Utilizar aceleração de hardware sempre que estiver disponível”. Habilite a opção e reinicie o navegador. Caso persista, desative a opção e tente novamente. b) Verifique as configurações do driver de vídeo ou equivalente. Na área de trabalho, clique com o botão direito do mouse. Escolha “Configurações gráficas” e procure pela configuração de performance. Escolha a opção de máximo desempenho. Obs.: Os atalhos e procedimentos podem variar de acordo com o driver de vídeo instalado na máquina. c) Verifique se o navegador está atualizado. VIRTUAL LAB – ROTEIRO DO LABORATÓRIO DE MEDIDAS ELÉTRICAS MEDIDAS ELÉTRICAS Neste experimento você vai fazer a montagem e análise de diversos circuitos, realizando medições de grandezas elétricas utilizando instrumentos analógicos. TUTORIAL Dos passos 1 ao 5 você vai aprender as principais interações que podem ser feitas durante a realização dos experimentos. Estes passos vão te fornecer as informações necessárias para que você utilize este laboratório virtual com facilidade, criando familiaridade com diversos instrumentos de medidas elétricas. PASSO 1 Compreendendo o funcionamento do experimento A tela inicial do experimento pode ser observada na imagem abaixo. Você pode selecionar no canto superior esquerdo as opções de câmera, definindo o ponto de vista que você terá do experimento. Dica: Durante a realização do experimento, você pode alterar entre as câmeras disponíveis para observar melhor o circuito que você está montando. Na parte superior direita da tela inicial do experimento é possível visualizar os esquemáticos dos circuitos a serem montados, a caixa de anotações e as configurações do experimento. x Acesse a opção Esquemáticos . x Observe o esquemático na janela abaixo, ele mostra um dos circuitos que serão montados durante o experimento. Dica: Existem diversos esquemáticos que serão utilizados durante a realização do experimento! Para visualizar os outros esquemáticos disponíveis, clique com o botão esquerdo no botão destacado em vermelho na imagem acima. PASSO 2 Realizando a montagem do circuito. Vamos utilizar o primeiro esquemático como exemplo. As conexões realizadas devem seguir o circuito proposto. Vamos utilizar a câmera livre para montar o circuito. x Clique no botão conector vermelho (+) da alimentação com tensão contínua de 12 volts. Observe que a coloração do conector mudou indicando que o ponto inicial da conexão foi selecionado. Importante: Note que cada conector dos instrumentos de medição possui uma nomenclatura, eles são usados para que você possa identificar mais facilmente o conector. Acima dos conectores é exibida a forma como o equipamento deve ser conectado ao circuito, permitindo que você faça a medição da forma correta e segura. Observe que os conectores (IA*) e (IA) também mudaram de coloração, isso indica que o ponto final da conexão que se inicia em um dos conectores da Alimentação (+) pode ser (IA*) ou (IA). x Clique no conector (IA*) do amperímetro com fundo de escala de 5 amperes (A1). 9 Observe que um cabo de conexão está realizando a ligação entre os pontos definidos anteriormente. x Realize o procedimento de conexão entre o conector (IA) do amperímetro A1 com um dos terminais do resistor de 10 . 9 Observe que a conexão foi realizada da forma esperada. Dica: Sempre verifique o esquemático para confirmar que a conexão que você realizou está correta. Conecte o outro terminal do resistor de 10 com um dos conectores da Alimentação (-). 9 Verifique que a conexão foi realizada de acordo com o esperado. Observe que o amperímetro e o resistor já foram conectados de acordo com o esquemático, sendo necessário agora conectar o voltímetro em paralelo com a carga utilizada. x Seguindo a orientação do esquemático, você deve ligar o conector (VA) com o terminal da esquerda do resistor de 10 . Importante: Fique sempre atento à forma que os instrumentos de medição são conectados. A polaridade deve ser a mesma utilizada no esquemático, então se o terminal de alimentação positivo (+) está indo para o terminal da esquerda do resistor, o terminal positivo do voltímetro (VA) deve ser conectado neste mesmo ponto. 9 Verifique que a conexão foi realizada de acordo com o esperado. x Conectar o terminal da direita do resistor de 10 com (VB) do voltímetro V1. 9 Verifique que a conexão foi realizada de acordo com o esperado. Com isso as conexões sugeridas pelo esquemático foram todas realizadas. Caso você encontre alguma ligação que foi feita de forma errada, utilize as instruções do Passo 5 para remover a ligação errada e realizar uma novaconexão. PASSO 3 Funcionamento do experimento Com o circuito devidamente montado e com as conexões realizadas estando de acordo com o esquemático, é hora de testar o funcionamento do experimento. Entre as opções de visualização, uma delas é chamada de Acionamento. Nesta câmera você pode observar três botões, um botão de emergência (tipo cogumelo), um botão liga (verde) e um botão desliga (vermelho). Para que o circuito montado seja acionado, você deve pressionar o botão liga. Importante: Caso o circuito esteja realmente condizente com o esquemático, a alimentação será estabelecida normalmente, entretanto, se houver algum erro na montagem, ai ser e ibida uma mensagem a isando que o Circuito montado não condi com o proposto pelo e perimento Se esta mensagem for exibida, siga para o Passo 5, lá você terá as instruções necessárias para corrigir seu circuito. Observe que quando você pressionar o botão liga, caso as conexões estejam corretas, no canto superior esquerdo da bancada um LED verde vai acender, indicando que a bancada está energizada. Caso você queira remover ou acrescentar novas ligações, você deve pressionar o botão desliga. Observe que quando você pressionar o botão desliga, no canto superior esquerdo da bancada um LED verde vai apagar, indicando que a bancada foi desenergizada. PASSO 4 Instrumentos de medição Neste experimento você pode realizar medições de tensão e corrente utilizando instrumentos analógicos. Para isso, além de conectar os equipamentos da forma adequada, você deve saber adquirir os valores dos instrumentos corretamente. A imagem abaixo exibe a medição realizada pelo amperímetro utilizado no circuito do esquemático 1. Importante: Sempre que você for obter uma medida de um instrumento analógico, é necessário que você utilize o modo de câmera livre para que você possa ajustar seu ponto de observação para o mesmo nível no qual o equipamento se encontra, dessa forma você reduz o erro de paralaxe. Como foi explicado no sumário teórico, o amperímetro e o voltímetro possuem formas adequadas de serem conectadas. Você deve lembrar que ao realizar medições em uma carga, o amperímetro é conectado em série com a carga e o voltímetro é conectado em paralelo com a carga. Outro critério importante deve ser levado em conta ao conectar os instrumentos de medição é a polaridade da conexão, caso você inverta essas conexões a deflexão do ponteiro do medidor será feita no sentido errado, na imagem abaixo pode ser visto um caso onde o voltímetro foi conectado da forma errada. Caso isso aconteça, pressione o botão desliga imediatamente, remova as conexões do voltímetro e conecte-as corretamente. Dica: Ao lado de cada instrumento de medição você pode observar a forma adequada de conectar o equipamento, utilize este auxílio juntamente com o esquemático para realizar a montagem do circuito corretamente. PASSO 5 Removendo as conexões e menu de Opções Caso você tenha feito alguma conexão errada durante a montagem dos circuitos ou quando você deseja realizar a montagem de outro esquemático disponível no experimento, você pode remover as conexões e recomeçar a montagem do circuito do início ou de algum ponto desejado. Importante: Para remover um dos cabos de conexão do circuito (ou todos eles), o circuito montado deve ser desenergizado, para que isso aconteça, você deve pressionar o botão desliga. Se você deseja remover os cabos de conexão individualmente, posicione seu mouse em algum ponto da extensão do cabo e observe que vai surgir um X vermelho, indicando que se você clicar naquele ponto a conexão será removida do circuito. Dica: Existe a opção de remover todos os cabos ao mesmo tempo, para fazer isso ocê de e clicar na opção Remo er todos os cabos no canto superior direito da tela. Utilizando este comando todas as conexões são removidas, permitindo que você faça a montagem de outro circuito. Você pode acessar as Opções do e perimento clicando na parte assinalada em vermelho no canto superior direito da tela. Após clicar em Opções será exibida a tela da imagem abaixo. Você terá duas opções neste menu: ¾ Ao clicar em Retornar você vai ser direcionado para a tela anterior. ¾ Ao clicar em Reiniciar Experimento você vai retornar as condições iniciais do experimento. Agora você está pronto para realizar a montagem e análise dos circuitos presentes nos esquemáticos. EXPERIMENTO 1 Neste experimento você vai utilizar os instrumentos de medição disponibilizados pela bancada para verificar alguns conceitos de circuitos elétricos que operam com corrente contínua. Você vai utilizar o voltímetro e o amperímetro, ambos analógicos, para acompanhar como a tensão e a corrente se comportam nos circuitos propostos pelos esquemáticos. PASSO 6 Montagem e análise do esquemático 1 Neste passo você vai realizar a montagem do circuito utilizado no Passo 3. O esquemático desse circuito e sua montagem podem ser observados na imagem abaixo. Verifique se a montagem que você realizou condiz com o esquemático e com a imagem acima. Antes de energizar o circuito, é importante que você realize algumas análises teóricas para saber quais são os valores que devem ser exibidos nos instrumentos de medição. Utilizando o esquemático 1 como base, calcule teoricamente: Qual é a corrente que percorre a carga? _________________________________________________________________________ Qual é a tensão na carga? _________________________________________________________________________ Qual é a potência da carga? _________________________________________________________________________ Importante: Os valores encontrados teoricamente devem ser condizentes com os valores exibidos nos instrumentos de medição. Lembre-se que os componentes deste laboratório virtual, assim como os componentes da versão física da bancada, possuem imprecisões devido a suas características construtivas e erros de leitura. x Utilize o botão liga para energizar o circuito. Qual é o valor da corrente exibida no amperímetro? _________________________________________________________________________ Qual é o valor da tensão exibida no voltímetro? _________________________________________________________________________ Qual é a potência na carga utilizando os valores obtidos nas suas medições? _________________________________________________________________________ x Perceba que o valores entrados teoricamente e os valores obtidos neste laboratório virtual são condizentes. Com os valores de tensão e corrente que percorrem este circuito é possível fazer uma análise dos esquemáticos 2 e 3. Importante: Perceba que a única diferença entre os esquemáticos 1, 2 e 3 é o amperímetro. No esquemático 1 é utilizado o amperímetro com fundo de escala de 5 A (chamado de A1), no esquemático 2 é utilizado o amperímetro com fundo de escala de 1 A (chamado de A2) e no esquemático 3 é utilizado o amperímetro com fundo de escala de 500 mA (chamado de A3). Lembre-se que os instrumentos de medição não devem ser conectados a circuitos onde a grandeza que será medida possui um valor superior ao fundo de escala do equipamento. Com os dados obtidos no esquemático 1 e conhecendo as características dos componentes dos esquemáticos 2 e 3, responda: Caso você realize a montagem dos esquemáticos 2 e 3, vai ocorrer algum problema? Em caso afirmativo, qual? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ x Remova as conexões feitas para o esquemático 1. x Realize a montagem do circuito presente no esquemático 2. Na imagem abaixo é possível observar o circuito do esquemático 2 devidamente montado. x Pressione o botão liga e observeos valores exibidos nos instrumentos de medição. x Perceba que a deflexão do ponteiro do amperímetro A2 está além do seu fundo de escala. x Pressione o botão de desliga para desenergizar o circuito. Perceba se você montar o circuito do esquemático 3 a deflexão do ponteiro de A3 também vai ultrapassar o fundo de escala do equipamento, por isso é indicado que você não realize a conexão deste circuito. Conclusão: Instrumentos de medição não devem ser utilizados fora de sua região de operação, por isso é essencial que você saiba previamente quais serão os valores das grandezas físicas relevantes ao experimento, permitindo que você escolha o instrumento de medição adequado para o caso analisado. PASSO 7 Montagem e análise do esquemático 4 Neste passo você vai realizar a montagem do circuito utilizado no esquemático 4. A montagem desse circuito pode ser observada na imagem abaixo. Verifique se a montagem que você realizou condiz com o esquemático e com a imagem acima. Antes de energizar o circuito, é importante que você realize algumas análises teóricas para saber quais são os valores que devem ser exibidos nos instrumentos de medição. Utilizando o esquemático 4 como base, calcule teoricamente: Qual é a corrente que percorre a carga? _________________________________________________________________________ Qual é a tensão na carga? _________________________________________________________________________ Qual é a potência da carga? _________________________________________________________________________ Importante: Os valores encontrados teoricamente, devem ser condizentes com os valores exibidos nos instrumentos de medição. Lembre-se que os componentes deste laboratório virtual, assim como os componentes da versão física da bancada, possuem imprecisões devido a suas características construtivas e erros de leitura. x Utilize o botão liga para energizar o circuito. Qual é o valor da corrente exibida no amperímetro? _________________________________________________________________________ Qual é o valor da tensão exibida no voltímetro? _________________________________________________________________________ Qual é a potência na carga utilizando os valores obtidos nas suas medições? _________________________________________________________________________ x Perceba que o valores entrados teoricamente e os valores obtidos neste laboratório virtual são condizentes. Com os valores de tensão e corrente que percorrem este circuito é possível fazer uma análise dos esquemáticos 5 e 6. Importante: Perceba que a única diferença entre os esquemáticos 4, 5 e 6 é o amperímetro. No esquemático 4 é utilizado o amperímetro com fundo de escala de 5 A (chamado de A1), no esquemático 5 é utilizado o amperímetro com fundo de escala de 1 A (chamado de A2) e no esquemático 6 é utilizado o amperímetro com fundo de escala de 500 mA (chamado de A3). Lembre-se que os instrumentos de medição não devem ser conectados a circuitos onde a grandeza que será medida possui um valor superior ao fundo de escala do equipamento. Com os dados obtidos no esquemático 4 e conhecendo as características dos componentes dos esquemáticos 5 e 6, responda: Caso você realize a montagem dos esquemáticos 5, vai ocorrer algum problema? Em caso afirmativo, qual? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Caso você realize a montagem dos esquemáticos 6, vai ocorrer algum problema? Em caso afirmativo, qual? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ x Remova as conexões feitas para o esquemático 4. Perceba se você montar o circuito do esquemático 5, a deflexão do ponteiro de A2 não vai ultrapassar o fundo de escala, já no circuito do esquemático 6, a deflexão do ponteiro de A3 vai ultrapassar o fundo de escala do equipamento, por isso é indicado que você não realize a conexão deste circuito. Conclusão: Instrumentos de medição não devem ser utilizados fora de sua região de operação, por isso é essencial que você saiba previamente quais serão os valores das grandezas físicas relevantes ao experimento, permitindo que você escolha o instrumento de medição adequado para o caso analisado. PASSO 8 Montagem e análise do esquemático 7 Neste passo você vai realizar a montagem do circuito utilizado no esquemático 7. A montagem desse circuito pode ser observada na imagem abaixo. Verifique se a montagem que você realizou condiz com o esquemático e com a imagem acima. Antes de energizar o circuito, é importante que você realize algumas análises teóricas para saber quais são os valores que devem ser exibidos nos instrumentos de medição. Utilizando o esquemático 7 como base, calcule teoricamente: Qual é a corrente que percorre a carga? _________________________________________________________________________ Qual é a tensão na carga? _________________________________________________________________________ Qual é a potência da carga? _________________________________________________________________________ Importante: Os valores encontrados teoricamente, devem ser condizentes com os valores exibidos nos instrumentos de medição. Lembre-se que os componentes deste laboratório virtual, assim como os componentes da versão física da bancada, possuem imprecisões devido a suas características construtivas e erros de leitura. x Utilize o botão liga para energizar o circuito. Qual é o valor da corrente exibida no amperímetro? _________________________________________________________________________ Qual é o valor da tensão exibida no voltímetro? _________________________________________________________________________ Qual é a potência na carga utilizando os valores obtidos nas suas medições? _________________________________________________________________________ x Perceba que o valores entrados teoricamente e os valores obtidos neste laboratório virtual são condizentes. Importante: Perceba que a única diferença entre os esquemáticos 7, 8 e 9 é o amperímetro. No esquemático 7 é utilizado o amperímetro com fundo de escala de 5 A (chamado de A1), no esquemático 8 é utilizado o amperímetro com fundo de escala de 1 A (chamado de A2) e no esquemático 9 é utilizado o amperímetro com fundo de escala de 500 mA (chamado de A3). Lembre-se que os instrumentos de medição não devem ser conectados a circuitos onde a grandeza que será medida possui um valor superior ao fundo de escala do equipamento. x Remova as conexões feitas no esquemático 7. Dos amperímetros disponíveis para realizar as medições do circuito analisado neste passo, qual deles vai fornecer o resultado mais preciso? Justifique. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Conclusão: Quando você possui mais de um equipamento que pode ser utilizado para realizar medições, o critério para escolher entre as opções disponíveis deve ser definido pelo usuário. Caso você queira uma medida com maior precisão, leve em conta a classe de precisão do instrumento para fazer sua escolha. EXPERIMENTO 2 Neste experimento você vai utilizar os instrumentos de medição disponibilizados pela bancada para verificar a relação entre a tensão e a corrente em um componente resistivo. Você vai utilizar as medidas obtidas no voltímetro e o amperímetro, ambos analógicos, para construir um gráfico que relaciona essas grandezas físicas. PASSO 9 Montagem e análise do esquemático 10 Observe o esquemático 10, neste circuito não foi definido qual amperímetro será utilizado paramedir a corrente do circuito. Para definir qual dos amperímetros disponíveis deve ser utilizado, você deve analisar o esquemático 10, ele pode ser visto na imagem abaixo. Neste circuito, ao variar a posição do botão do potenciômetro, a resistência total do circuito vai mudar. Aplicando a Lei de Ohm neste circuito temos: 𝑉 𝑅 ∗ 𝐼 𝑉 𝑅 𝑅 ∗ 𝐼 Sendo: 𝑉 a tensão exibida no voltímetro. 𝑅 é a resistência total do circuito. 𝑅 é a resistência da carga DC. 𝑅 é a resistência ajustada no potenciômetro. 𝐼 é a corrente exibida no amperímetro. Sabendo que o valor máximo de 𝑅 é de 100 e o alor mínimo de 𝑅 é de responda Qual dos amperímetros possui maior precisão para realizar as medições de corrente no circuito do esquemático 10? Justifique. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ x Monte o circuito do esquemático 10 utilizando o amperímetro selecionado. Verifique se o circuito que você montou é igual ao circuito acima. Neste experimento você vai variar a posição do potenciômetro 10 vezes, para cada variação, preencha uma linha da tabela abaixo com os valores obtidos no amperímetro e no voltímetro. 𝑉 𝐼 Utilize os dados da tabela acima para construir o gráfico entre tensão e corrente sobre o resistor de 30 . O gráfico construído possui comportamento linear? _________________________________________________________________________ Qual deve ser o coeficiente angular da reta deste gráfico? _________________________________________________________________________ x Remova as conexões feitas para o esquemático 10. Os esquemáticos 11 e 12 são semelhantes ao esquemático 10. A diferença é que no esquemático 11 a resistência analisada é de 20 e no esquemático 12 a resistência analisada é de 10 . Você pode repetir este passo para os esquemáticos 11 e 12.
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