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Prof. Mauro - UCDB

LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA 1

INTRODUÇÃO:

Procuraremos com os experimentos de laboratório verificar na prática as leis ecomportamentos previstos em nossas aulas teóricas, procurando consolidar os conceitosabstratos da teoria. Ao ver um circuito funcionando, o acadêmico deverá chegar às mesmasconclusões e leis dos cientistas do passado, ajudando-o a reter tais conhecimentos.

Cada experimento será acompanhado pelo professor em sala, dividindo-se os 40 alunosda turma em 2 sub-turmas para laboratório.

Cada sub-turma será dividida pelas bancadas do laboratório em grupos de 3 alunos (ouno máximo 4) para realizar as atividades, com todos os alunos devendo participar e saber oque está acontecendo. Para garantir isto, ao final das aulas qualquer membro da equipepoderá ser questionado sobre o que a equipe fez. Caso não saiba, a equipe toda perderápontos no relatório. O objetivo é que nenhum aluno seja deixado de lado pelos seus colegas,realizando-se um verdadeiro trabalho em equipe, e não apenas um ou dois trabalhando e oresto "fazendo turismo" ou sendo segregado.

Deverão ser anotados cada dado e medição obtidos, que serão usados depois, em casa,para desenvolverem gráficos e relatório em grupo, a ser entregue na semana seguinte.O GRUPO DO RELATÓRIO DEVERÁ SER O MESMO QUE REALIZOU O

EXPERIMENTO, sem “paraquedistas” de última hora. O relatório só poderá conter 4 nomes seo grupo em aula tinha 4 componentes.

Cada aluno faz o seu próprio relatório com o nome dos outros integrantes, e apenasum dos relatórios do grupo é sorteado para avaliação.

A cada semana os integrantes devem trocar de equipe, não se podem repetirintegrantes das equipes.

Se o aluno perder a aula terá que fazer o experimento fora do horário de aula, comalgum estagiário certificando esta realização.

O relatório DEVERÁ CONTER:

! Data e título do experimento! Identificação dos alunos da equipe (nome e turma)! Objetivo (teoria a ser provada, etc...)! Material usado! Enunciados das instruções e procedimentos! Dados e medições coletadas! Cálculos efetuados! GRÁFICOS EM PAPEL MILIMETRADO, feitos a mão (não precisa ser uma

folha inteira, pode ser recortado um pedaço de 5cmx10cm).! Conclusões e dificuldades

Vale salientar que os resultados não precisarão ser exatos, pois queremos apenascompreender os conceitos, não fazer pesquisa e publicar trabalhos em congressos. Portanto,

não se preocupem se a margem de erro for maior que a prevista (ver primeira aula teórica).Os trabalhos devem ser feitos A MÃO, em letra legível, em papel quadriculado ou papelsulfite. NÃO SERÃO ACEITOS TRABALHOS FEITOS EM COMPUTADOR OU PAPELPAUTADO.

As conclusões devem conter frases significativas com relação ao objetivo, e eventuais justificativas por erros encontrados. Mas não basta jogar a culpa toda nos equipamentos, quepodem estar descalibrados. Use seu cérebro para concluir algo útil.

Além de algumas experiências em bancada, teremos também simulações emmicrocomputador, utilizando-se do software de simulação eletrônica Electronic Workbench. Istonos possibilitará realizar experimentos com uma gama muito maior de componentes einstrumentos, com muito mais agilidade do que na bancada, com a vantagem de termos menosalunos por micro, um ou dois apenas. Estas atividades também deverão ter relatórios, emgrupos, para serem entregues uma semana depois. Este software deverá ficar disponível aos

alunos fora do horário da aula para explorarem-no ou refazerem seus experimentos. A nota dos relatórios dependerá da limpeza, organização, objetivos cumpridos econclusões significativas.

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EXPERIMENTO 1: RESISTORES E LEI DE OHM

OBJETIVOS: Código de cores para leitura de resistoresMedição de resistores

Lei de Ohm

MATERIAL USADO:Multímetros analógico e digitalFonte de alimentação DCPainel de conexãoResistores de carbono dos seguintes valores: 470, 1k, 1k2, 1k5, 2k2, 3k3,

3k9, 4k7, 5k6, 6k8, 8k2, 10k ohms.

TIPOS DE RESISTORES:Como visto em teoria, resistores oferecem uma maior oposição à passagem da corrente

elétrica. Os primeiros eram feitos de fio de alta resistividade, mas com o avanço da tecnologia,eles começaram a receber formatos mais adequados. Com a descoberta de novos materiais,

mais resistentes a altas temperaturas (por causa da dissipação por efeito Joule), elespassaram a ter tamanhos menores.Os principais são:

de fio: de construção robusta e suportam temperaturas mais altasde filme de carbono: feitos de dezenas de Ohms a centenas de kiloohms,

tolerância de 5 a 10%de filme metálico: mais precisos, tolerância de 1 e 2%, feitos de dezenas

de ohms a dezenas de megaohms.Todos usam um código de cores para identificar seus valores e margens de erro,

descritos a seguir.Vale salientar ainda que existem resistores variáveis, que tem 3 terminais, 2 ligados às

extremidades da resistência e um ligado a um cursor móvel, que pode deslocar-se sobre omaterial resistivo. A R entre as extremidades é fixa, porém de qualquer extremidade ao

terminal ligado ao cursor o valor de R é variável (entre zero e o valor máximo especificado).São de 3 tipos principais:

! potenciômetro: contém uma haste giratória acoplada ao cursor, permitindo a variaçãoda resistência manualmente. Normalmente é usado em que se deseja variar grandezascontroladas por corrente ou tensão elétrica, como o volume de um rádio ou o contrastede um monitor ou TV.

! trimpot: o cursor a acoplado a uma base plana giratória vertical ou horizontal, de difícilacesso manual. É comum em circuitos em que não se deseja mudar a Rconstantemente, como em calibração de instrumentos.

! multi-voltas:(ou multi-turn) consiste de um "tijolinho" com um parafuso pequeno naponta, para calibragem também, porém usado quando se necessita de um ajuste maispreciso.

Os resistores vêm em valores comerciais pré-definidos, com diferentes margens de erro,em múltiplos de 10 dos valores abaixo. Para valores diferentes deve-se montar combinaçõesdos originais.

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SÉRIE (tolerância) X VALORES:1 (5,10 e 20%) 2 (2 e 5%) 3 (1 e 2%)

10 10 100 102 105 10711 110 113 115 118

12 12 121 124 12713 130 133 137 140 143 147

15 15 150 154 158

16 162 165 169 174 17818 18 182 187 191 196

20 200 205 210 21522 22 221 226 232 237

24 243 249 255 26727 27 274 280 287 294

30 301 309 316 32433 33 332 340 348 357

36 365 374 38339 39 392 402 412 422

43 432 442 453 46447 47 475 487 499

51 511 523 536 54956 56 562 576 590 604 619

62 634 649 66568 68 681 698 715 732

75 750 768 787 80682 82 825 845 866 887 909

91 931 953 976

CÓDIGO DE CORES:Usado mais para resistores de carbono ou filme. Resistores de fio, por serem maiores,

normalmente tem seu valores impressos, sem cores.Cada resistor contém 4 anéis, o primeiro sendo o que mais se aproxima de um dos 2

terminais, sendo:1º anel: 1º algarismo significativo2º anel: 2º algarismo significativo3º anel: número de zeros (expoente da potência de dez)

4º anel: tolerânciacor\anel-> 1 2 3 = multiplicador

preto 0 0 0 x 1 =x 10^0marrom 1 1 1 x 10=x 10^1vermelho 2 2 2 x 10^2laranja 3 3 3 x 10^3amarelo 4 4 4 x 10^4verde 5 5 5 x 10^5azul 6 6 6 x 10^6violeta 7 7 7 x 10^7cinza 8 8 8 x 10^8branco 9 9 9 x 10^9

4º anel: tolerância=margem de erro ou precisão:marrom 1%

vermelho 2%ouro 5%prata 10%incolor 20%

Exemplos:1.Vm,Vm,Vm,ouro: (vermelho,vermelho,vermelho,ouro) 22x10^2, isto é, 2200 ohms ou2K2, com 5% de precisão.

2.L,L,P,Prata: (laranja,laranja,preto,prata): 33x10^0, i.e., 33 ohms, com 10% de precisão.

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PAINEL DO VOLTÍMETRO/MULTÍMETRO:

MULTÍMETRO DIGITALNo caso dos multímetros digitais, basta escolhermos a escala de grandeza a ser medida

(ohms, volts ou amperes) e sua ordem de grandeza para termos a leitura pronta em seudisplay numérico.

Tudo que se precisa é observar se a escala não foiexcedida (valor máximo) e se as pontas de prova estãocolocadas nos buracos certos:

! cabo preto no comum! vermelho em duas posições diferentes: uma para

corrente, outra para tensão/resistência.E alguns MM digitais ainda são autorange, isto é,

escolhem as escalas automaticamente.

MULTÍMETRO ANALÓGICOO uso de um voltímetro analógico é mais complexo. Ele

consiste de um ponteiro deslizando sobre uma escala. Deacordo com a grandeza e fundo de escala escolhido (por um

botão giratório), faz-se a leitura na escala correspondente dopainel, tendo então de calcular a ordem de grandeza damedida. Isto é, multiplicamos por um fator correspondente.

O painel do multímetro analógico do laboratório, SANWAYX-360TR ou da MINIPA, é semelhante ao abaixo (principaisescalas):

Note que a escala de ohms é logarítmica, não linear. Arazão será vista em aula posterior.

OBS:1.Para medir R em MM analógicos deve-se primeiro ajustar o

0 (zero), curto-circuitando as pontas de prova PARA CADAESCALA diferente usada.

2.O MM analógico, por sua construção mecânica que usagalvanômetro (bobina de deflexão), pode medir apenas valoresmédios, não de pico (para o caso de sinais alternados). Paraachar o valor de pico, usamos fórmulas que relacionem o valormédio ao de pico da forma de onda estudada.3.Ambos os MM (analógico e digital) podem fazer outras

medições, como por exemplo teste de diodos e transistores,mas isto será visto em outra oportunidade. Por agora faremosapenas as medições básicas de R, V e I. Alguns MM digitaismais modernos podem ler até capacitância e freqüência.4.Observe que nosso MM analógico mede apenas corrente

DC, enquanto o nosso digital lê corrente DC e AC (contínua ealternada).

5.Os MM digitais podem ter também uma função chamadaHOLD, que armazena pico (valor máximo) de um sinal.6.Alguns MM digitais podem também ler valores eficazes (veremos isto em teoria, em AC).

Dependendo da qualidade do MM, temos a medição do valor eficaz real (MM tipo TRUE RMS),outros apenas medem o valor médio e convertem internamente para valor eficaz através dafórmula do fator de forma da senoide. Isto só é OK se a forma de onda medida for umasenoide, senão o valor estará errado.7.Para ambos os MM deve-se escolher uma escala do aparelho que esteja mais próxima do

limite da medição, para ter máxima precisão.

IMPORTANTE:1. Resistência sempre se mede DESCONECTADA do circuito, isto é, com pelo menos

um dos terminais desconectados, e sem alimentação de tensão. Ela é medida emohms.

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2. Corrente (em Amperes) sempre exige que se coloque o MM em SÉRIE com o circuito,isto é, deve-se abrir o circuito para afazer a medição. (Exceto para multímetros tipoalicate, para corrente alternada, a ser visto em outra experiência).

3. Tensão (=voltagem), medido em Volts, deve-se colocar o MM em paralelo ao elementosobre o qual se medirá a tensão.

4. Alguns MM (o digital, por exemplo) têm plugs diferentes para realizar cada medição:

a. 1 comum (p/todos)b. 1 dos 3: V e ohmmA A

5. NÃO MEÇA CORRENTE LIGADO EM V, PODE QUEIMAR O APARELHO.

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LAB 1: Código de cores, Resistores e Lei de Ohm

PROCEDIMENTOS

PARTE I: IDENTIFICAÇÃO E MEDIÇÃO DE RESISTORES

1. Para os valores de resistores abaixo, escreva seus respectivos códigos de cores, selecione-os das bancadas e meça-os usando MM analógico e digital.(Obs: como há somente 3 digitais, os grupos devem se alternar no seu uso - uns fazem 1º como Analógico e outros com o digital, e depois trocam).

VALOR DO CORES MEDIÇÃOCOMRESISTOR MM ANALÓGICO MM DIGITAL

470 # 1K

1K21K52K23K33K94K75K66K88K210K

OBS: Em resistores costuma-se usar K para 1000 e $ para 10-6, entre os dígitos significativos,quando for o caso.

PARTE II: VERIFICAÇÃO DA LEI DE OHM2. Escolher 3 resistências quaisquer e levantar as curvas características respectivas, variando-se a tensão e medindo a corrente

Depois “Plote” os gráficos da curva teórica e da medida.:Meça cada resistência.Varie a tensão, meça a I e calcule a I. Compare-as graficamente para checar se a lei de ohm

está válida.OBS: calcule I como V % pela R medida (não a nominal).

Use as resistências montadas em soquetes para facilitar as ligações.R nominal é a resistência obtida lendo o código de cores.

Rnominal :Rmedido :V(v) I(A)

medido calculado12

3456789

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EXPERIMENTO 2: LEIS DE KIRCHOFF

OBJETIVOS: Observar Requiv e soma de I e V em circuitos de associação de resistores;observar curto circuito e circuito aberto

MATERIAL USADO:Multímetros analógico e digitalFonte de alimentação DCPainel de conexão ou protoboardResistores de carbono dos seguintes valores: 470, 1k, 1k2, 1k5, 2k2, 3k3,

3k9, 4k7, 5k6, 6k8, 8k2, 10k ohms.

PROCEDIMENTO1. Para analisar as características dos circuitos série e paralelo, e os conceitos de divisor detensão e de corrente, e curto-circuito e circuito aberto, monte cada um dos circuitos abaixo,usando 3 resistores diferentes (ignore o 1K# escrito abaixo):

1.1 1.2 1.3

1.4 1.5

Para cada um dos circuitos acima:a. Meça sua R equivalente (SEM ALIMENTAÇÃO) entre os pontos A e B. Depois calculealgebricamente (a partir dos valores medidos de R1, R2 e R3)

b. Aplique 5 Volts entre A e B e meça ascorrentes e tensões em cada resistor.

Lembre-se: tensão se mede em paralelo, correnteem série.

MEDIDAS MEDIDAS CALCULADASV1 V2 V3 V AB I1 I2 I3 I AB I1 I2 I3 I AB

1.11.21.31.41.5OBS: para calcular, use as leis de Ohm e de Kirchoff , usando as R medidasc.A que conclusões você pode chegar da parte b, sobre a divisão de V e I? Você podeidentificar os efeitos de um curto e de um circuito aberto? Explique com suas próprias palavras

nominal medidoR1 R2 R3

lido calculado CARACT. OBSERVADA

1.11.21.31.41.5

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