UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDECENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

EXPERIMENTO: MULTÍMETRO DATA DE REALIZAÇÃO: 05/12/2003

NOME:_________________________________________________________________

1. Objetivos

Conhecer o princípio de funcionamento do galvanômetro tipo WESTON; Utilizar o galvanômetro como amperímetro, voltímetro e Ohmímetro; Realizar medições de tensão e corrente DC e AC em circuitos resistivos.

2. Material Utilizado

Componente utilizado: Resistor: 2K2, 220k, 560, 56K, 68, 6K8, 2 x 1k, 1k8 e 680.

Equipamento utilizado: Matriz de contato, fonte de tensão contínua e fios de ligação.

Instrumento utilizado: Multímetro ICEL IK-35A

2. Resumo da Teoria

O galvanômetro é um aparelho capaz de detectar e medir correntes elétricas de pequena intensidade e seu funcionamento é devido ao efeito magnético. Eletrodinamicamente, um galvanômetro comporta-se como um resistor.

Representação:

Onde:Rg é a resistência interna do galvanômetro;Ig é a intensidade da corrente que atravessa o galvanômetro.

Para um dado galvanômetro, a máxima intensidade de corrente que ele pode medir sem danificar-se é denominada corrente de fundo de escala.

O amperímetro é um aparelho destinado a medir intensidade de corrente elétrica. Este instrumento nada mais é do que um galvanômetro sobre o qual

associa-se em paralelo um resistor de resistência Rs, muito menor comparada com o galvanômetro (Rs << Rg). O resistor Rs é denominado shunt (desvio, em inglês). A finalidade do shunt é desviar por ele praticamente toda corrente que se quer medir.

Pela 1ª Lei de Ohm, pode-se escrever:

Tal que U representa a tensão entre os pontos A e B, de

onde:

No nó A:

Note-se que i é a intensidade de corrente que se quer medir e ig é a intensidade de corrente lida no galvanômetro.

O voltímetro é um aparelho destinado a medir diferenças de potencial. O voltímetro nada mais é do que um galvanômetro sobre o qual se associa em série um resistor de resistência Rm, muito maior comparada com a do galvanômetro (Rm >> Rg). O resistor Rm é denominado multiplicador.

Pela 1ª Lei de Ohm e sendo U a ddp entre cada componente específico, pode-se escrever:

Como:

e , então:

Note-se que U é a DDP que se quer medir e Ug é a ddp medida no galvanômetro.

Pode-se ainda utilizar o galvanômetro para determinar ou medir resistências, bastando para isso, que submetamos esta resistência a uma diferença de potencial conhecida e meçamos a corrente que circula pela mesma. Se a tensão sobre a resistência é mantida constante, e a corrente que circula na mesma é inversamente proporcional ao valor da resistência, portanto o ponteiro do galvanômetro terá deslocamento inversamente proporcional à resistência, ou seja, quanto menor a resistência maior será o deslocamento do ponteiro. Afigura abaixo exemplifica tal situação.

3. Experiências

Rs

G

RR1

1.ª Experiência: Medição de resistênciasA fim de medir as resistências, colocou-se a chave do multímetro no

intervalo para medição de resistência. Mediram-se os valores das resistências dos resistores fornecidos e preencheu-se a tabela abaixo:

Tabela 1

RESISTORES

CORES DAS FAIXASRESISTÊNCIA

NOM. TOL. MÍN. MÁX. MEDIDAR1 VERM-VERM-VERM-OU 22.10² 5% 2090 2310 24.10²R2 VERM-VERM-AMAR-OU 22.104 5% 229000 231000 24.104

R3 VERDE-AZUL-MAR-OU 56.10¹ 5% 532 588 51.10¹R4 VERDE-AZUL-LARA-OU 56.10³ 5% 53200 58800 60.10³R5 AZUL-CINZA-PRET-OU 68.10° 5% 64,6 71,4 80.10°R6 AZUL-CINZA-VERM-OU 68.10² 5% 6460 7140 70.10²R7 MAR-PRETO-VERM-OU 10.10² 5% 950 1050 10.10³R8 MAR-CINZA-VERM-OU 18.10² 5% 1710 1890 18.10²

Nota-se que em algumas medições os erros ocorridos superam aqueles previstos pelo fabricante do componente. Tais erros podem ter sido gerados pela falta de manutenção do instrumento (bateria fraca, fios de ligação danificados,...) ou imperícia na leitura.

2.ª Experiência: Medição da tensão da rede de alimentação

A fim de medir tensão, moveu-se a chave de seleção do multímetro para o intervalo de medição de tensão alternada. Selecionou-se a escala de maior módulo, a fim de evitar a danificação do instrumento. Segurou-se firmemente as partes isoladas das pontas de prova do multímetro e introduziu, no orifício das tomadas da bancada, a parte metálica destas pontas, medindo-se e anotando a tensão na tabela abaixo.

Tabela 2

TENSÃO LIDA (V) ESCALA USADA (V) AMPLITUDE CALCULADA (V)215 250 304

A amplitude calculada corresponde ao valor eficaz, dado por:

3.ª Experiência: Medição de tensão contínua em fontes reguláveis

Modificou-se a chave seletora do multímetro para medir tensão contínua. Ajustou-se, inicialmente, a tensão em dois valores abaixo de 5Volts e após dois valores entre 5 e 30 Volts de acordo com o instrumento da fonte. No final desta experiência, a fonte foi ajustada no seu valor máximo (30 Volts). Anotaram-se os valores medidos com o multímetro para cada tensão ajustada, obtendo a seguinte tabela:Tabela 3

TENSÃO AJUSTADA (V) TENSÃO LIDA (V) ESCALA DO MULTÍMETRO (V)V1 2,5 2,9 10V2 5,0 5,5 10V3 10,0 10,0 50V4 15,0 15,0 50

MÁXIMA 30,0 30,0 50

4.ª Experiência: Medição de tensões contínuas em circuitos de baixa e de alta impedância

Inicialmente, montou-se o circuito abaixo na matriz de contato.

A fonte de tensão DC foi ajustada em 10V conforme especificado no diagrama. Com o multímetro ajustado na escala de maior módulo de tensão DC, mediu-se as tensões entre o ponto A e o negativo da fonte e entre o ponto B e o negativo da fonte, com as chaves K1 e K2 abertas, sendo a primeira medida realizada na escala de 10V e a segunda na escala de 50V. Tais valores encontram-se nas tabelas 4 e 5.

Logo em seguida mediram-se as tensões de A e B com as chaves fechadas e o multímetro nas escalas, inicialmente, de 2,5V, 10 V e 50V, anotando-as nas tabelas 4 e 6.

Quando as chaves estão fechadas, teoricamente, a tensão entre o negativo da fonte e cada ponto (A ou B) é igual à tensão da fonte, pois o multímetro ideal comportar-se como uma chave aberta. Esta forma de medição é semelhante quando medimos a tensão de uma tomada doméstica.

K2K1+ Vs10V

6K868

56K560

220K2K2

Porém a tensão com as chaves fechadas será o valor respectivo às tensões sobre o segundo e o terceiro resistor de cada ramo. O valor teórico foi calculado e anotado na tabela 4 (Ver cálculos em Anexos).

Em uma nova etapa, calcularam-se os valores teóricos das tensões nos pontos A e B com as chaves abertas e logo após com as chaves fechadas, porém consideramos a presença do medidor com diferentes fundos de escala e lembrado que o instrumento utilizado possui uma relação Ohm / Volt de 20 k/V. Tais dados foram utilizados para completar as tabelas 5 e 6 (Ver cálculo em Anexos).

Tabela 4

VS=10V CHAVES ABERTAS CHAVES FECHADASVA VB VA VB

TEÓRICO(V) 10 10 2,212 2,212VALORES ESCAL

A10 50 10 50 2,5 10 50 2,5 10 50

PRÁTICOS

MEDIDO 9 9,5 4,6 5,5 3,4 2,05 2,5 1,68 1,8 2,5

ERRO(%) 10,0 5,0 54,0 45,0 53,7 7,3 13,0 24,0 18,6 13,0

Tabela 5

Chaves AbertasEscala:10V Escala: 50VVA VB VA VB

VALOR CALCULADO CONSIDERANDO A RESISTÊNCIA DO MEDIDOR

9,89 4,76 9,98 8,20

VALOR MEDIDO (V) 9,0 4,6 9,5 5,5ERRO(%) 9,0 3,5 4,8 32,9

Tabela 6

Chaves FechadasEscala:2,5V Escala: 10V

VA VB VA VB

VALOR CALCULADO CONSIDERANDO A RESISTÊNCIA DO MEDIDOR

2,199 1,12 2,215 1,78

VALOR MEDIDO (V) 3,4 1,68 2,05 1,8ERRO(%) 54,6 50,1 7,4 1,1

Os valores medidos durante a experiência mostraram-se em desacordo com os valores teóricos anteriormente calculados. Tais erros, podem ter sido gerados por motivos de confiança no instrumento. Quanto maior a característica Ohm /Volt que um instrumento possui, mais exato será este no cálculo da tensão. Por utilizarmos resistências próximas ao valor de tal característica, os erros são mais notáveis.

5.ª Experiência: Medição de corrente

Inicialmente, montou-se o circuito abaixo na matriz de contato.

Calculou-se, utilizando as leis de Kirchoff (ver cálculos em Anexos), as correntes em cada ponto no circuito.Tais dados encontram-se na tabela 7. Logo após, mediu-se e em seguida anotou-se os valores reais nos pontos A, B, C, D e E, cujos valores se encontram na tabela 7.

Tabela 7

IA IB IC ID IE

TEÓRICO 2,18 mA 2,18 mA 4,23 mA 0,385 mA 3,85 mAMEDIDO 1,9 mA 1,9 mA 3,8 mA 0,25 mA 3,5 mA

ERRO(%) 12,8 12,8 10,2 35,1 8,8

Os valores calculados apresentam-se de forma diferente daqueles coletados durante o experimento, visto que os erros são superiores aos índices toleráveis. Visto tal fato, podemos supor que tais desvios foram causados devido a erros inerentes ao instrumento. As duas primeiras correntes são iguais devido aos valores dos resistores serem idênticos. A corrente IC

corresponde ao valor da corrente total, pois este é um ramo isolado, não estando paralelo a outro. As duas últimas correntes estão em uma proporção definida, pois seus resistores também estão. No ramo superior há 10 vezes mais impedância que o ramo inferior, sugerindo e comprovando-se assim, a proporcionalidade entre corrente e resistência.

1k

1k

1k8

680

68

+10V

4. Anexos