Universidade Federal do Ceará

Centro de Tecnologia

Prática 11

Voltímetro e Amperímetro

Sumário

1. Objetivo ------------------------------------------------------------------------------------------------- 3

2. Introdução ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4

3. Material Utilizado ------------------------------------------------------------------------------------- 6

4. Pré – Laboratório ------------------------------------------------------------------------------------- 7

5. Procedimento ------------------------------------------------------------------------------------------ 9

6. Resultados -------------------------------------------------------------------------------------------- 12

7. Questionário ------------------------------------------------------------------------------------------ 15

8. Conclusão --------------------------------------------------------------------------------------------- 21

Referências

1. Objetivo

Conhecer e utilizar as funções Voltímetro e Amperímetro de um Multímetro Digital. Efetuar a montagem e verificação de funcionamento de um divisor de

tensão. Analisar as mudanças que ocorrem na corrente de um circuito quando há alteração nas resistências e tensão.

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2. Introdução

Circuitos Elétricos

Um circuito elétrico é formado pela ligação de elementos elétricos, como capacitores, indutores, resistores, tomadas, entre outros de tal maneira que

formem um circuito fechado para a corrente elétrica.

Em um circuito elétrico é comum a existência de resistores. Esses componentes são empregados nos circuitos com a finalidade de dificultar a passagem de corrente elétrica, o que é útil quando se quer limitar a corrente

que passa em determinado ponto do circuito.

A associação de resistores em circuitos elétricos pode acontecer de três maneiras. Associação em Série, em Paralelo e as Associações Mistas.

A Associação em Série tem como principal característica o fato de proporcionar um único caminho a corrente elétrica. Portanto, a corrente que passa por um resistor da associação em série deverá ser a mesma corrente que passa nos outros resistores associados em série. Há, no entanto, uma divisão na tensão entre os dispositivos, isto é, cada dispositivo estará submetido a uma tensão

diferente. A soma das tensões a que os dispositivos estão submetidos fornecerá a tensão da fonte. A resistência equivalente nesse caso é dada pela

soma das resistências dos resistores, isto é, Req = R1 + R2 + ... + Rn.

A Associação em Paralelo, por sua vez, submete cada componente a uma mesma tensão, igual a da fonte. A corrente, no entanto, é dividida entre os resistores associados em paralelo. A soma das correntes que percorrem os

resistores fornece a corrente total do circuito. A resistência equivalente nesse caso é fornecida pela seguinte expressão: Req = (R1x R2)/(R1 + R2).

A Associação Mista funciona unindo-se associações em série a associações em paralelos.

Exemplos de Circuitos Elétricos simples

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1ª Lei de Ohm

A 1ª Lei de Ohm relaciona a Tensão, Corrente e Resistência. A expressão para esse lei é dada por:

V = R x i

Onde:

V = tensão nos terminais do circuito.

R = resistência elétrica do sistema.

i = corrente que percorre o circuito elétrico.

Voltímetro

O Voltímetro é um aparelho que realiza medições de tensão elétrica em um circuito. É capaz de medir tensões contínuas ou alternadas. Deve ser

colocados sempre em PARALELO com o componente ou parte do circuito que ser quer aferir. O Voltímetro possui alta resistência interna, evitando assim alterações ao sistema. Voltímetros ditos “ideais” são aqueles que possuem

resistência interna infinita.

Amperímetro

O Amperímetro é um aparelho que realiza medições de corrente elétrica em um circuito. Também é capaz de medir corrente contínua ou alternada. Deve ser colocado, diferente do Voltímetro, em SÉRIE com o componente ou parte do circuito que se quer analisar. Sua resistência deve ser a menor possível a fim permitir a passagem da corrente elétrica pelo aparelho. Amperímetros ditos

“ideais” são aqueles que possuem resistência interna nula.

Multímetro – aparelho que une as funções de Voltímetro e Amperímetro

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Material Utilizado

Fonte de Tensão regulável

Circuito em estrutura de acrílico

Resistores

Potenciômetro

Multímetro Digital

Cabos

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3. Pré Laboratório

No circuito da Figura 11.3, E = 20V e os valores nominais das resistências são R1 = 100Ω, R2 = 2,4KΩ e R3 = 600Ω. Considere que você dispõe de um

voltímetro com as escalas 200mV, 2V, 20V, 200V, 1000V e um amperímetro com as escalas 200μA, 2mA, 20mA, 200mA, 10A. Calcule os valores

esperados para:

a) As tensões em R1, R2 e R3. Indique também, em cada caso, a escala apropriada do voltímetro para efetuar a medida.

b) As correntes em R1, R2 e R3. Indique também, em cada caso, a escala apropriada do amperímetro para efetuar a medida.

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4. Procedimento

Procedimento 1: Utilizando o Voltímetro

ESCALAS DO VOLTÍMETRO

1.1 As escalas DC do voltímetro foram verificadas e anotadas na Tabela 11.0.

MEDIDAS DE TENSÃO CONTÍNUA

1.2 Ajustou-se a fonte de tensão em 12V e foram feitas conexões como mostrado na Figura 11.4. A tensão da fonte foi então subdividida

proporcionalmente aos valores das resistências.

1.3 As tensões foram medidas entre pontos do circuito. Os valores das tensões e as respectivas escalas foram anotados na Tabela 11.1.

1.4 Verificou-se se V05 = V01 + V12 + V23 + V34 + V45. O valor encontrado foi anotado na seção de Resultados.

DIVISOR DE TENSÃO

O circuito exibido na Figura 11.4 é chamado de divisor de tensão, pois tem a propriedade de dividir a tensão da Fonte E, em tensões proporcionais as

resistências. Foi montado um divisor de tensão formado com a resistência fixa(Rx) e um potenciômetro, assim, variando a resistência do potenciômetro foi

possível regular a tensão sobre o resistor Rx.

1.5 Determinou-se a resistência do resistor Rx.

1.6 O circuito da Figura 11.5 foi montado com o resistor Rx fornecido e o potenciômetro de 10KΩ. A tensão da fonte foi fixada em 10V(verificada com o

voltímetro).

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1.7 Ajustou-se o potenciômetro de modo a obter-se uma tensão sobre o resistor Rx com valores determinados. A tensão sobre o potenciômetro assim

como a resistência foram medidas em cada situação. Os resultados foram anotados na Tabela 11.2.

MEDIDAS DE TENSÃO ALTERNADA

Quando ajustamos o multímetro para medir tensão alternada, a tensão medida é a tensão eficaz, simbolizada por VEF ou VRMS. O valor da tensão eficaz de

uma senóide pura é dado por VEF = Vp/√2, onde Vp é o valor máximo ou valor de pico da tensão senoidal. A tensão eficaz tem o seguinte significado: é o valor de tensão constante que aplicado a um mesmo resistor que a tensão senoidal

em questão, produziria a mesma dissipação de potência.

1.8 As tensões alternadas da bancada(tomadas da mesa e saídas AC da fonte) foram medidas e anotadas na Tabela 11.3. O valor de pico também foi

calculado e devidamente listado na Tabela 11.3.

Procedimento 2: Utilizando o Amperímetro

ESCALAS DO AMPERÍMETRO

2.1 As escalas do amperímetro foram anotadas na Tabela 11.35.

CORRENTE EM FUNÇÃO DA TENSÃO

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2.2 Foi montado o circuito descrito na Figura 11.6 de maneira a poder medir a corrente através de um resistor R ligado a fonte de tensão. As correntes correspondentes as tensões previamente indicadas foram medidas, os

resultados foram anotados na Tabela 11.4.

CORRENTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA

2.3 O circuito da Figura 11.7 foi montado, a fonte ajustada em 10V. Foram aferidos os valores de resistências e corrente em determinados pontos do

circuito. Os resultados foram anotados na Tabela 11.5.

5. Resultados

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Procedimento 1: Utilizando o Voltímetro

ESCALAS DO VOLTÍMETRO

Tabela 11.1 – Escalas do Voltímetro

Escalas do Voltímetro200mV, 2V, 20V,200V,1000V

MEDIDAS DE TENSÃO CONTÍNUA

Tabela 11.1 – Medidas de Tensão

V01 V02 V03 V04 V05

Valor Medido

2,46V 4,13V 7,16V 10,90V 12,02V

Escala Utilizada

20V 20V 20V 20V 20V

V15 V12 V23 V34 V45

Valor Medido

9,55V 1,67V 3,02V 3,73V 1,12V

Escala Utilizada

20V 20V 20V 20V 2V

V05 = V01 + V12 + V23 + V34 + V45

Substituindo os valores encontrados:

V01 + V12 + V23 + V34 + V45 = 2,46 + 1,67 + 3,02 + 3,73 + 1,12 = 12V

V05 = 12,02V

Diferença de 0,17% entre os valores, o que pode ter sido causado por flutuação na fonte de tensão ou imprecisão na correta checagem na tensão.

DIVISOR DE TENSÃO

Tabela 11.2 – Valores de tensão

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Resistência do resistor Rx = 9,83 KΩ(conferida com o Multímetro)

VRx(V) 9 7 4Vpotenciômetro(V) 1,01V 3,01V Não foi possível

atingir essa tensão devido a resistência do Potenciômetro

RAB Potenciômetro(KΩ) 1,10KΩ 4,22KΩ ---

OBS.: Não foi possível atingir a tensão de 4V no potenciômetro devido a resistência máxima do potenciômetro ser insuficiente para essa aplicação. Para

ser possível atingir essa tensão, a resistência do resistor deveria ser de 11,9KΩ.

MEDIDAS DE TENSÃO ALTERNADA

Tabela 11.3 – Medidas de tensão alternada

Vnominal(V) Escala(V) VEF Medido(V) VPico(V)Tomada da

Mesa220 1000 218,0 308,3

Saída 1 da Fonte

6 20 6,07 8,58

Saída 2 da Fonte

12 20 12,17 17,21

As medidas de Pico foram achadas através da aplicação da fórmula:

VEF = Vp/√2, Vp = VEF x √2

Tomada da Mesa: Vp = VEF x √2 = 218 x √2 = 308,3V

Saída 1 da Fonte: Vp = VEF x √2 = 6,07 x √2 = 8,58V

Saída 2 da Fonte: Vp = VEF x √2 = 12,17 x √2 = 17,21V

Procedimento 2: Utilizando o Amperímetro

ESCALAS DO AMPERÍMETRO

Tabela 11.35 – Escalas do Amperímetro

Escalas do Amperímetro200μA, 2mA, 20mA, 200mA, 10A

CORRENTE EM FUNÇÃO DA TENSÃO

Tabela 11.4 – Medidas de Corrente versus Tensão

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V(volts) I (μA) V/I (Ω)2 6,1 2/(6,1 x 10-6) = 327,87KΩ 4 12,1 4/(12,1 x 10-6) = 330,58KΩ6 18,2 6/(18,2 x 10-6) = 329,67KΩ8 24,2 8/(24,2 x 10-6) = 330,58KΩ

10 30,3 10/(30,3 x 10-6) = 330,03KΩ

CORRENTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA

Tabela 11.5 – Corrente em função da resistência

Resistores I (μA) RMedido(Ω)R1 30,3 326KΩ

R1 + R2 15,1 657KΩR1 + R2 + R3 10,0 989KΩ

R1 + R2 + R3 + R4 7,5 1,317MΩR1 + R2 + R3 + R4 +R5 6,0 1,642MΩ

6. Questionário

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1 – Indique a escala do multímetro que você utilizaria para medir as seguintes tensões:

a) Arranjo de 6 pilhas comuns em série

Tensão total do circuito será de 9V(6x1,5V), logo, a escala adequada será a de 20V.

b) Alimentação do chuveiro elétrico

Levando em consideração que o chuveiro elétrico é ligado a rede elétrica que possui tensão de 220V, a escala mais adequada seria a de 1000V.

c) Bateria de um automóvel

Levando em consideração que a bateria de um automóvel gera 12V de tensão, a escala mais adequada seria a de 20V.

2 – Considere o circuito abaixo onde R1 = 100Ω e R2=R3 = 200Ω. Sabendo que a fonte está regulada em 10V, determine a tensão a que está submetido cada um dos resistores R1, R2 e R3.

Circuito elétrico

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3 – Calcule qual seria a resistência necessária do potenciômetro usado no Procedimento 1.7 para se obter uma tensão de 4V sobre R1.

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4 – Considere o circuito esquematizado abaixo:

a) Desenhe o circuito novamente, mostrando como você ligaria um amperímetro para medir a corrente fornecida pela fonte E.

b) Faça outro desenho mostrando como medir a corrente em R1.c) Faça outro desenho mostrando como medir a corrente em R3.

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5 – Em relação ao circuito da questão anterior, calcule a corrente em cada resistor e indique a escala do amperímetro indicada em cada caso.

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6 – Faça o gráfico V versus I com os resultados da Tabela 11.4.

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Gráfico V versus I

7 – Faça o gráfico de I versus R com os resultados da Tabela 11.5.

Gráfico I versus R

7. Conclusão

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Voltímetro e Amperímetro são dois aparelhos essenciais quando se deseja manipular circuitos elétricos. A união das funções Voltímetro e Amperímetro à

1ª Lei de Ohm pode nos fornecer informações essenciais sobre o comportamento da corrente elétrica em um dado circuito, o que é de grande

importância. O conhecimento das associações de resistores também é fundamental para o entendimento do funcionamento dos circuitos elétricos.

Referências

DIAS, Dr. Nildo Loiola. Roteiros de Aulas Práticas de Física. Fortaleza. 2012.

RIBEIRO, Thyago. Voltímetro e Amperímetro. Disponível em: <http://www.infoescola.com/eletricidade/voltimetro-e-amperimetro/>. Acesso

em: 21 jan. 2013.

MARQUES, Domiciano. Circuito Simples. Disponível em: <http://www.infoescola.com/eletricidade/voltimetro-e-amperimetro/>. Acesso

em: 21 jan. 2013.

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