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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE ROTEIROS DE AULAS PRÁTICAS ELETRICIDADE E MAGNETISMO I ENGENHARIA DE ENERGIAS Prof. Dr. NILDO LOIOLA DIAS 2014

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Roteiro de aulas práticas do curso de Engenharia de Energias

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE

ROTEIROS DE AULAS PRÁTICAS

ELETRICIDADE E MAGNETISMO I

ENGENHARIA DE ENERGIAS

Prof. Dr. NILDO LOIOLA DIAS

2014

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ÍNDICE

Relatório .................................................................... 1

Choque Elétrico .......................................................... 3 1. Eletrostática ................................................................ 5 2. Campo Elétrico ........................................................... 11 3. Capacitores ................................................................. 25 4. Resistores e Ohmímetro .............................................. 33

5. Voltímetro e Amperímetro .......................................... 43

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RELATÓRIO

- De cada prática será cobrado um relatório. - Cada relatório deverá conter (onde se aplicar):

- Identificação do aluno, turma e professor; - Objetivos; - Material; - Introdução teórica original (não pode ser cópia de livro, de outro

colega ou da Internet); - Procedimento com resultados, tabelas e gráficos; - Questionário com perguntas e respostas; - Conclusão; - Bibliografia (consultada).

- O relatório poderá ser feito à mão ou no computador, a critério do

professor.

- Uma boa apresentação também é importante.

- Só será aceito o relatório se o aluno tiver realmente realizado a prática.

- A falta a uma prática corresponderá à nota zero no respectivo

relatório. - Prevendo um caso fortuito, será dispensada a menor nota de relatório. - O relatório deve ser elaborado normalmente em classe, eventualmente

em casa, para ser entregue na aula seguinte. - Não haverá aula de reposição.

- Relatórios iguais ou parcialmente iguais terão nota ZERO.

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RELATÓRIO

- De cada prática será cobrado um relatório. - Cada relatório deverá conter (onde se aplicar):

- Identificação do aluno, turma e professor; - Objetivos; - Material; - Introdução teórica original (não pode ser cópia de livro, de

outro colega ou da Internet); - Procedimento com resultados, tabelas e gráficos; - Questionário com perguntas e respostas; - Conclusão; - Bibliografia (consultada).

- O relatório poderá ser feito à mão ou no computador, a critério do

professor.

- Uma boa apresentação também é importante.

- Só será aceito o relatório se o aluno tiver realmente realizado a prática.

- A falta a uma prática corresponderá à nota zero no respectivo

relatório. - Prevendo um caso fortuito, será dispensada a menor nota de

relatório, sendo a média efetuada com as quatro melhores notas de relatório.

- O relatório deve ser elaborado normalmente em classe,

eventualmente em casa, para ser entregue na aula seguinte. - Não haverá aula de reposição.

- Relatórios iguais ou parcialmente iguais terão nota ZERO.

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CHOQUE ELÉTRICO A sensação de choque elétrico ocorre quando uma corrente elétrica de origem externa ao

organismo age diretamente no sistema nervoso, provocando contrações musculares, formigamento

e até mesmo queimaduras. O fator determinante do choque elétrico é a corrente que atravessa o

organismo e não a diferença de potencial a que este está submetido. O valor mínimo de

intensidade de corrente que se pode perceber pela sensação de leve formigamento é de 1 mA.

O perigo de um choque elétrico depende também do caminho que a corrente elétrica

percorre dentro do organismo e do intervalo de tempo em que ele ocorre. Para os seres humanos, o

choque mais perigoso é aquele que se origina quando uma corrente elétrica entra por um braço e

sai pelo outro, passando pelo coração. Neste caso, uma corrente elétrica de 10 mA já pode

provocar uma parada cardíaca. Assim, o coração pára de bombear sangue pelo corpo e a morte

pode ocorrer em poucos segundos. Se a corrente elétrica for interrompida, o coração relaxa e pode

começar a bater novamente como se nada tivesse acontecido. Entretanto, uma pequena interrupção

da circulação sangüínea pode provocar danos cerebrais irreversíveis.

Embora a diferença de potencial em si não seja o fator determinante no choque elétrico, é a

diferença de potencial que dá origem ao fluxo de cargas, dependendo das condições de isolamento

(ou falta de isolamento). É sabido que se pode perfeitamente trabalhar na manutenção de linhas de

transmissão energizadas com diferenças de potencial de, por exemplo, 500 kV, sem que haja risco

de choque elétrico; também, na Prática 1: Eletrostática, você utilizará o gerador Van de Graaff

que pode gerar diferenças de potencial de até alguns milhares de volts sem que isso constitua

algum perigo; isto ocorre porque a carga que se acumula no mesmo não é suficiente para manter

por muito tempo uma alta corrente.

O choque elétrico também pode ser usado em benefício do homem. Por exemplo, para

salvar uma vítima de fibrilação ventricular, um tipo bastante comum de ataque cardíaco, em que

as câmaras do coração falham em sua tarefa de bombear o sangue, o músculo cardíaco deve ser

estimulado de modo que o ritmo das contrações seja restabelecido; para tanto, uma corrente

elétrica controlada de cerca de 20 A é aplicada à caixa torácica do paciente num intervalo de

tempo de 0,002 s. Também, em algumas doenças do coração em que o mesmo apresente distúrbios

no ritmo de batimento, são utilizados marca-passos eletrônicos que produzem estímulos elétricos

de modo a controlar a freqüência dos batimentos cardíacos.

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PRÁTICA 1: ELETROSTÁTICA

NOME MATRÍCULA CURSO TURMA

PROFESSOR DATA 1.1 OBJETIVOS

- Verificar a eletrização por atrito; - Verificar a atração e a repulsão entre cargas elétricas; - Identificar as cargas; - Verificar a condutibilidade elétrica; - Verificar a rigidez dielétrica; - Verificar a indução eletrostática; - Conhecer o princípio de funcionamento do gerador Van de Graaff.

1.1 MATERIAL

- Dois bastões de polipropileno (bastões opacos); - Dois bastões de acrílico (bastões transparentes); - Papel; - Eletroscópio; - Isopor (base); - Suporte para bastão com fio de seda; - Tubo de neon; - Bolinha de isopor; - Bolinha aluminizada; - Gerador Van de Graaff

1.3 FUNDAMENTOS / PROCEDIMENTOS 1- Eletrização por atrito

Em 600 a.C., Tales de Mileto já sabia que o âmbar amarelo, depois de atritado contra

substâncias secas, adquiria a propriedade de atrair corpos leves. Só muito mais tarde (sec. XVI, segundo se tem notícia) descobriu-se que, pelo atrito, outras substâncias adquiriam a mesma propriedade do âmbar.

O fenômeno podia ser explicado admitindo que, pelo atrito, os corpos adquiriam “alguma coisa” à qual se deu o nome de eletricidade ou carga elétrica. Somente em 1733, Du Fay distinguiu experimentalmente dois tipos de eletricidade: uma obtida ao atritar o vidro contra a seda, a qual recebeu o nome de “eletricidade vítrea”, e a outra que aparece no âmbar atritado contra o pelo de animal, que foi chamada de “resinosa”. Posteriormente, Benjamin Franklin (1706-1790) chamou de positiva, a eletricidade que aparece no vidro, e de negativa, a que aparece no âmbar, denominações estas que se mantém até hoje.

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2- Atração ou repulsão entre cargas elétricas 2.1 Suspenda um bastão de polipropileno, através do suporte para bastão com fio de seda (Figura 1.1). Friccione com papel uma das extremidades do bastão suspenso. Friccione, do mesmo modo, o outro bastão de polipropileno e aproxime-o do bastão suspenso. Observe e descreva.

Figura 1.1 2.2 Friccione novamente com papel o bastão suspenso. Friccione, do mesmo modo, o bastão de acrílico e aproxime-o do bastão suspenso. Observe e descreva. 2.3 Suspenda agora um bastão de acrílico; friccione com papel uma de suas extremidades. Friccione, do mesmo modo, o outro bastão de acrílico e aproxime-o do bastão suspenso. Observe e descreva. 2.4 É possível identificar a carga gerada no bastão de polipropileno ou de acrílico através dos experimentos acima? 2.5 Monte o eletroscópio (é só colocar o ponteiro de modo que este fique na vertical, Figura 1.2). Friccione, com papel, o bastão de polipropileno e coloque-o em contato com o corpo do eletroscópio. Repita várias vezes, de modo a carregar o eletroscópio. Observe o ponteiro e explique. Figura 1.2.

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2.6 Repita o procedimento (2.5), utilizando, desta vez, o bastão de acrílico. Observe o ponteiro e explique. 2.7 O eletroscópio é capaz de identificar a carga gerada nos bastões?

3- Identificação das cargas

O tubo de neon fornecido destina-se à identificação das cargas da seguinte forma: segure o tubo de neon por um dos extremos metálicos. Faça contato do outro extremo com o corpo carregado. Haverá uma descarga através do tubo. Durante a descarga, quando o filamento conectado ao terminal metálico, que entrou em contato com o corpo carregado, acender, isto indicará uma carga negativa no corpo carregado. Se acender o filamento em contato com a mão é porque o corpo testado tem carga positiva.

3.1 Repita os procedimentos (2.5) e (2.6) e, utilizando o tubo de neon, identifique o tipo de carga

gerada no bastão de polipropileno e no de acrílico. Anote. 4- Condutividade elétrica

Certos corpos possuem a propriedade de conduzir eletricidade com facilidade, (os metais de um modo geral), enquanto que outros, como os plásticos, porcelana, madeira, etc, não o fazem. Denominamos condutoras às substâncias que se comportam como os metais e isolantes (dielétricos) às que se comportam como o plástico.

Embora seja fácil distinguir um bom condutor de um bom isolante, não se deve levar em termos muito rígidos à distinção entre condutores e isolantes, pois não é muito nítida a linha divisória entre os maus condutores e os maus isolantes. Além do mais, podemos ter, como veremos mais adiante, que materiais utilizados corriqueiramente, como isolantes, podem, sob certas condições, passar a conduzir.

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5- Indução eletrostática

Aproximando um corpo A, carregado negativamente, de um condutor B, inicialmente neutro, haverá uma separação de cargas no condutor B.

Em seguida, se B for ligado à terra, elétrons fluirão dele para a terra. O condutor B ficará, então, carregado positivamente. Tal fenômeno é chamado “eletrização por indução” ou “eletrização por influência”. Veja Figura 1.3.

Figura 1.3.

5.1 Friccione o bastão de polipropileno com papel e aproxime-o (sem tocar) do ponteiro do eletroscópio descarregado. Repita com o bastão de acrílico. Observe e explique. 6- O gerador Van de Graaff

É de conhecimento geral que um condutor carregado tem suas

cargas distribuídas na superfície externa. Com base neste fenômeno, qualquer carga no interior de uma esfera metálica, em contato com a superfície interna da mesma, se deslocara imediatamente para sua superfície externa. É esse o princípio de funcionamento do gerador Van de Graaff.

Este tipo de aparelho (veja Figura 1.4) consta de uma esfera condutora oca A, isolada, inicialmente neutra, e de uma correia B, não condutora, distendida por dois cilindros, um dos quais é girado por um motor M.

A correia B, atritando-se com o cilindro, eletriza-se e transporta

suas cargas para o interior da esfera A, onde há uma série de pontas que recolhem essas cargas e as transportam para o exterior da esfera. A continuação do processo aumenta a carga da esfera elevando o seu potencial que chega a milhares de volts. Figura 1.4. Van de Graaff.

OBS: Não aproxime o tubo de neon do gerador Van de Graaff ligado, pois há risco de danificar o tubo de neon.

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6.1 Ligue o gerador Van de Graaff por alguns segundos e desligue-o; com o tubo de neon, determine o tipo de carga. Anote. 6.2 Ligue o gerador Van de Graaff e, mantendo-o ligado em velocidade baixa, aproxime a bola de isopor suspensa por um fio, de modo que a mesma toque a esfera do gerador. Observe e explique. 6.3 Repita o procedimento anterior, desta vez com a bola aluminizada. Observe e explique. 7- Rigidez dielétrica

É a máxima intensidade de campo a que uma substância pode ser submetida sem perder suas

qualidades de isolante. A intensidade de campo em que uma substância perde suas propriedades dielétricas é chamada “tensão de ruptura”.

7.1 Aproxime lentamente uma esfera metálica ao gerador Van de Graaff e observe que a uma certa distância d, há uma ruptura do poder isolante do ar. Estime aproximadamente a distância d. 7.2 Sabendo que a rigidez dielétrica do ar seco é 800V/mm, qual o potencial aproximado criado pelo gerador Van de Graaff?

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PRÁTICA 2: CAMPO ELÉTRICO

NOME MATRÍCULA CURSO TURMA

PROFESSOR DATA

2.1 OBJETIVOS

- Obter experimentalmente linhas equipotenciais em diversas configurações de eletrodos;

- Representar o campo elétrico a partir de linhas equipotenciais; 2.2 MATERIAL

- Fonte de tensão 12 VAC; - Multímetro digital; - Cuba transparente; - Eletrodos metálicos com diversos formatos; - Base metálica; - Cabos (04); - Garras tipo jacaré (02); - Fios de cobre (sensores); - Água; - Folhas de papel quadriculado com indicação das posições dos eletrodos.

2.3 FUNDAMENTOS

A presença de uma carga em uma dada região do espaço modifica o espaço em torno. Esta modificação pode ser verificada colocando-se uma segunda carga, chamada

“carga de prova”, positiva por convenção, que será submetida a uma força Fr

. Dizemos

que no ponto onde está a carga de prova existe um campo elétrico Er

, definido por:

oq

FE

rr

= (2.1)

O campo elétrico pode ser visualizado através das chamadas “linhas de força”. As

linhas de força são uma representação conveniente de um campo elétrico. Elas são traçadas de forma que a tangente a uma dada linha esteja na direção do campo. A intensidade do campo é indicada pela proximidade das linhas, de modo que as linhas mais próximas indiquem campos mais intensos. As linhas de força sempre se originam em cargas positivas e terminam em cargas negativas.

Assim como para o campo gravitacional é possível determinar uma energia

potencial gravitacional, também é possível determinar uma energia potencial elétrica para

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uma carga de prova qo cujo valor dependa somente da posição desta carga no campo elétrico.

A variação ∆U na energia potencial elétrica U, de um objeto carregado quando este se move de um ponto inicial i para um ponto final f é:

∆U = Uf – Ui = - Wif (2.2)

Onde Wif é o trabalho realizado pelo campo elétrico. Tomando-se a energia potencial nula no infinito, a energia potencial elétrica U do corpo num ponto é:

U = - ∞W (2.3)

Onde ∞W é o trabalho realizado pelo campo elétrico quando o objeto é movido do infinito para o ponto em questão. Definimos a diferença de potencial ∆V entre dois pontos num campo elétrico como:

oif q

WVVV ∞−=−=∆ (2.4)

Sendo qo a carga de prova sobre a qual o trabalho é realizado pelo campo elétrico. O potencial num ponto é:

oq

WV ∞−= (2.5)

O lugar geométrico dos pontos que possuem o mesmo potencial é chamado de superfície equipotencial. Um conjunto de superfícies equipotenciais pode ser usado para representar o campo elétrico numa dada região. Conhecendo-se as equipotenciais para uma dada distribuição de cargas, é possível traçar as linhas de força que representam o campo elétrico gerado pela distribuição. De acordo com a Equação 2.4 o trabalho realizado pelo campo elétrico no deslocamento de uma carga qo ao longo de uma trajetória que começa e termina sobre uma mesma equipotencial é nulo; desta forma concluímos que o campo elétrico é sempre perpendicular às equipotenciais. Se o campo elétrico não fosse perpendicular à superfície equipotencial, ele teria um componente paralelo à mesma, este componente realizaria um trabalho diferente de zero quando uma carga qo se movimentasse sobre a superfície equipotencial. BLINDAGEM ELETROSTÁTICA O campo elétrico no interior de um condutor em equilíbrio eletrostático é nulo. Assim, para isolarmos um aparelho contra as influências elétricas, colocamos o mesmo dentro de um dispositivo chamado blindagem eletrostática que nada mais é do que uma superfície ou rede metálica.

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2.4 PRÉ-LABORATÓRIO

Na Figura 2.1 estão representadas as linhas de força para uma esfera carregada negativamente. Trace linhas equipotenciais, pelo menos 3 linhas.

Figura 2.1. Linhas de força para uma esfera carregada negativamente.

2.5 PROCEDIMENTO

Figura 2.2. Arranjo experimental.

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1- Monte o arranjo experimental (com a fonte de tensão desligada) como indicado na Figura 2.2:

- Coloque a bandeja sobre a folha de papel quadriculado 1 (em anexo). - Coloque os eletrodos na bandeja como indicado no papel quadriculado. - Conecte os eletrodos à fonte de tensão, saída 12 V AC. - Coloque água na bandeja de modo a formar uma lâmina de aproximadamente 1cm de espessura.

2- Ligue a fonte de tensão. 3- Conecte a entrada do multímetro (COM) ao terminal (sensor) fixo à base metálica. 4- Conecte a outra entrada do multímetro (V) ao terminal (sensor) móvel e com este,

localize pontos de mesmo potencial, isto é, procure pontos onde a diferença de potencial seja nula (coloque a ponta do terminal móvel sempre perpendicular à superfície do líquido). Escolha a escala de 20 V AC no voltímetro. Marque os pontos de mesmo potencial no papel quadriculado correspondente.

5- Forme linhas equipotenciais ligando os pontos de mesmo potencial e a partir destas, trace as linhas de força do campo elétrico.

6- Repita o procedimento anterior para as outras configurações de eletrodos. 7- Repita o procedimento com as barras paralelas, mas desta vez coloque um anel

metálico sobre a linha tracejada como indicado no papel quadriculado correspondente. Observe que o anel metálico “blinda” o campo elétrico (mesmo que parcialmente).

8- Inclua no seu Relatório os papeis quadriculados com os traçados das linhas equipotenciais e das linhas de força obtidas para cada configuração.

2.5 QUESTIONÁRIO

1- Como verificar experimentalmente se numa determinada região do espaço há um campo elétrico?

2- Como verificar experimentalmente se numa determinada região do espaço há um campo gravitacional?

3- Duas linhas de força nunca se cruzam. Por quê? 4- Duas superfícies equipotenciais diferentes podem interceptar-se? Justifique. 5- Em qual das configurações desta prática foi obtido um campo elétrico

aproximadamente constante? Justifique. 6- É possível isolar uma pequena região do espaço das forças elétricas? Como?

Destaque as folhas anexas de modo a marcar os pontos de mesmo potencial. Inclua em seu relatório estas folhas com os traçados das linhas equipotenciais e das linhas de força obtidas para cada configuração.

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PRÁTICA 3: CAPACITORES

NOME MATRÍCULA CURSO TURMA

PROFESSOR DATA

3.1 OBJETIVOS

- Identificar capacitores; - Determinar o valor da capacitância pelo código de cores; - Verificar o valor da capacitância da associação de capacitores em série e em

paralelo; - Medir a capacitância utilizando um capacímetro.

3.2 MATERIAL

- Capacitores diversos; - Capacímetro; - Cabos.

3.3 FUNDAMENTOS

Capacitores são dispositivos usados em circuitos elétricos que tem a capacidade de armazenar carga elétrica. Na sua forma mais simples, são formados por duas placas condutoras, separadas por um material isolante ou dielétrico, Figura 3.1. Ligados às placas condutoras, estão os terminais para a conexão do capacitor com o circuito desejado.

Figura 3.1. Capacitor.

A propriedade de um capacitor armazenar mais ou menos carga por unidade de

tensão é chamada de CAPACITÂNCIA, que pode ser escrita matematicamente como:

V

qC = (3.1)

onde C é a capacitância, q é a carga elétrica armazenada e V é a tensão.

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A unidade de capacitância no SI é o coulomb/volt que recebeu o nome especial de farad (abreviado F). Para efeitos práticos o farad é uma unidade muito grande por isso é mais comum encontrarmos capacitores em faixas de valores submúltiplos do farad, tais como:

Microfarad: 1µF = 10-6 F Nanofarad: 1nF = 10-9 F Picofarad: 1pF = 10-12 F

Além do valor da capacitância, é preciso especificar também o valor limite da tensão a ser aplicada entre os terminais de um capacitor. Como sabemos, todo dielétrico possui como característica uma rigidez dielétrica que é o valor máximo do campo elétrico que o material pode tolerar sem haver ruptura do poder isolante, assim, conforme o tipo de capacitor, haverá um valor máximo de tensão, chamado de tensão de isolação, que não pode ser ultrapassado, sob pena de se danificar o capacitor. TIPOS MAIS COMUNS DE CAPACITORES

Figura 3.2. Tipos mais comuns de capacitores.

1- Capacitores cerâmicos: apresentam como dielétrico um material cerâmico, que é revestido por uma camada de tinta, que contém elemento condutor, formando as armaduras. O conjunto recebe um revestimento isolante. São capacitores de baixos valores e altas tensões de isolação.

2- Capacitores eletrolíticos: consistem em uma folha de alumínio anodizada como

armadura positiva, onde por um processo eletrolítico, forma-se uma camada de óxido de alumínio que serve como dielétrico, e um fluido condutor, o eletrólito, que impregnado em um papel poroso, é colocado em contato com outra folha de alumínio de maneira a formar a armadura negativa. O conjunto é bobinado, sendo a folha de alumínio anodizada, ligada ao terminal positivo e a outra ligada ao encapsulamento do conjunto, o terminal negativo.

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3- Capacitores plásticos: consistem em duas folhas de alumínio separadas pelo

dielétrico de material plástico (poliestireno, poliéster). Sendo os terminais ligados às folhas de alumínio, o conjunto é bobinado e encapsulado, formando um sistema compacto.

CÓDIGOS DE CAPACITORES Normalmente, o valor da capacitância, a tensão de isolação e a tolerância são impressos no próprio capacitor, todavia também é comum o emprego de códigos e em alguns casos como nos capacitores de poliéster metalizado, estes parâmetros são especificados por um código de cores. Abaixo descrevemos os códigos dos capacitores usados nesta prática.

1- Código de Capacitores Cerâmicos

Alguns capacitores cerâmicos apresentam uma codificação como ilustrado na Figura 3.3. Os valores são em picofarad (10-12F) e a letra maiúscula ao lado dos números refere-se à tolerância de acordo com a Tabela 3.1 abaixo. Às vezes os fabricantes imprimem nos capacitores suas iniciais, o valor da capacitância codificado como descrito acima e mais um código para indicar o coeficiente de temperatura. Nesta prática não faremos uso de capacitores com esse segundo tipo de codificação.

Figura 3.3. Capacitores cerâmicos.

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Tabela 3.1. Códigos de tolerâncias de capacitores. Até 10pF Código Acima de 10pF + 0,1 pF B

+ 0,25 pF C + 0,5 pF D + 1,0 pF F + 1% + 2,0 pF G + 2%

H + 3% J + 5% K + 10% M + 20% S -50% -20% Z +80% -20%

Ou +100% -20% P +100% -0%

2- Código de Capacitores de Poliéster

Os capacitores de poliéster metalizado são, muitas vezes, especificados por um código de cores conforme indicado na Figura 3.4 e Tabela 3.2 abaixo. Os valores são codificados em picofarad (10-12 F).

Figura 3.4. Capacitores de Poliéster.

Tabela 3.2. Código de cores para capacitores.

COR

1O Alg.

2O Alg. Fator

multiplicativo Tolerância

Tensão nominal

Preta ------ 0 ----- 20% ----- Marron 1 1 101 ----- ----- Vermelha 2 2 102 ----- 250V Laranja 3 3 103 ----- ----- Amarela 4 4 104 ----- 400V Verde 5 5 105 ----- 100V Azul 6 6 ----- ----- 630V Violeta 7 7 ----- ----- ----- Cinza 8 8 10-2 ----- ----- Branca 9 9 10-1 10% -----

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3- Capacitores Eletrolíticos Nos capacitores eletrolíticos o valor da capacitância e da tensão de isolamento vem impresso no corpo do capacitor. Estes capacitores têm uma característica particular de apresentarem uma polaridade definida, sendo o terminal negativo também indicado no corpo do mesmo. Eles são encontrados com terminais radiais unilaterais ou com terminais axiais como mostra a Figura 3.2. 3.4 PROCEDIMENTO IDENTIFICAÇÃO DE CAPACITORES

1- Identifique os capacitores fornecidos quanto ao tipo (cerâmico, poliéster ou eletrolítico) e anote na Tabela 3.3.

Tabela 3.3. Identificação do tipo de capacitor.

CAPACITOR

TIPO (cerâmico, poliéster ou eletrolítico

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

2- Para os capacitores cerâmicos fornecidos determine pelo código impresso o valor

nominal da capacitância e a tolerância. Meça com o capacímetro a capacitância e calcule o erro percentual do valor medido em relação ao valor nominal. Anote na Tabela 3.4.

Tabela 3.4. Capacitores Cerâmicos.

CAPACITOR NÚMERO

CAPACITÂNCIA NOMINAL

TOLERÂNCIA (%)

CAPACITÂNCIA MEDIDA

ERRO (%)

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3- Para os capacitores cerâmicos de poliéster fornecidos determine pelo código de cores o valor nominal da capacitância e a tolerância. Meça com o capacímetro a capacitância e calcule o erro percentual do valor medido em relação ao valor nominal. Anote na Tabela 3.5.

Tabela 3.5. Capacitores de Poliéster.

CAPACITOR NÚMERO

CAPACITÂNCIA NOMINAL

TOLERÂNCIA (%)

CAPACITÂNCIA MEDIDA

ERRO (%)

4- Para os capacitores eletrolíticos fornecidos anote o valor impresso da capacitância

e da tensão de isolação. Meça com o capacímetro a capacitância e calcule o erro percentual do valor medido em relação ao valor nominal. Anote na Tabela 3.6.

Tabela 3.6. Capacitores Eletrolíticos.

CAPACITOR NÚMERO

CAPACITÂNCIA NOMINAL

TENSÃO (V)

CAPACITÂNCIA MEDIDA

ERRO (%)

5- Associe em série os capacitores montados nas bases de madeira e meça a

capacitância equivalente. Anote o valor medido de cada capacitor bem como o valor medido da associação.

Tabela 3.7. Associação em série. CAPACITOR 1 CAPACITOR 2 ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE

6- Associe em paralelo os capacitores montados nas bases de madeira e meça a capacitância equivalente. Anote o valor medido de cada capacitor bem como o valor medido da associação.

Tabela 3.8. Associação em paralelo. CAPACITOR 1 CAPACITOR 2 ASSOCIAÇÃO EM PARALELO

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3.5 QUESTIONÁRIO

1- Determine a capacitância, a tolerância (quando possível) e a tensão de isolação (quando possível) de cada um dos capacitores ilustrados abaixo.

Tabela 3.9. Capacitores.

CAPACITOR NÚMERO

CAPACITÂNCIA NOMINAL (µF)

TOLERÂNCIA (%)

TENSÃO DE ISOLAÇÃO (V)

1 2 3

2- Determine a capacitância, a tolerância e a tensão de isolação de cada um dos

capacitores de poliéster metalizado ilustrados abaixo.

Tabela 3.10. Capacitores de Poliéster.

CAPACITOR NÚMERO

CAPACITÂNCIA NOMINAL (µF)

TOLERÂNCIA (%)

TENSÃO DE ISOLAÇÃO (V)

1 2

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3- Determine a capacitância e a tensão de isolação de cada um dos capacitores eletrolíticos ilustrados abaixo.

Tabela 3.11. Capacitores Eletrolíticos.

CAPACITOR NÚMERO

CAPACITÂNCIA NOMINAL (µF)

TENSÃO DE ISOLAÇÃO (V)

1 2

4- Baseado nos valores individuais das capacitâncias dos capacitores 1 e 2 medidas

no Procedimento 5, determine a capacitância equivalente esperada teoricamente para a associação dos mesmos em série e compare com o valor medido experimentalmente. Comente o resultado.

5- Baseado nos valores individuais das capacitâncias dos capacitores 1 e 2 medidas no Procedimento 6, determine a capacitância equivalente esperada teoricamente para a associação dos mesmos em paralelo e compare com o valor medido experimentalmente. Comente o resultado.

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PRÁTICA 4: RESISTORES E OHMÍMETRO

NOME MATRÍCULA CURSO TURMA

PROFESSOR DATA 4.1 OBJETIVOS

- Identificar resistores; - Determinar o valor da resistência pelo código de cores; - Utilizar o Ohmímetro Digital para medir resistências; - Identificar associação de resistores em série, em paralelo e mista; - Determinar o valor da resistência equivalente de uma associação; - Verificar o funcionamento de um potenciômetro.

4.2 MATERIAL

- Resistores (placa com 7 resistores); - Resistores em base de madeira (3 de 1 kΩ e 2 de 3,3 kΩ) - Potenciômetro de 10 kΩ; - Lupa; - Tabela com código de cores; - Cabos (dois médios e quatro pequenos); - Garras jacaré (duas); - Multímetro digital.

4.3 FUNDAMENTOS

Nesta prática estudaremos como identificar o valor nominal de uma resistência pelo código de cores, aprenderemos como medir resistência utilizando um multímetro digital, associaremos resistores, mediremos a resistência equivalente e finalmente verificaremos como funciona um potenciômetro. CÓDIGO DE CORES

Os resistores comerciais, popularmente chamados de resistências, trazem o valor de sua resistência codificado em faixas coloridas e dispostas como mostra a Figura 4.1.

Figura 4.1. Um resistor (resistência) comercial. Estas faixas representam, de acordo com sua cor e sua posição, o valor da resistência

indicado pelo fabricante, conhecido como valor nominal. A Tabela 4.1 apresenta o valor numérico atribuído a cada cor. As faixas coloridas devem ser lidas da extremidade para o centro

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do resistor como indicado na Figura 4.2. Em geral os resistores apresentam 4 ou 5 faixas coloridas.

Figura 4.2. Ordem de leitura e significado de cada faixa para resistores comuns (quatro

faixas) e para resistores de precisão: 1% e 2% (cinco faixas).

Existem também resistores com seis faixas que são lidas como os que tem cinco faixas, sendo a sexta faixa indicativa do coeficiente de temperatura O coeficiente de temperatura representa a variação da resistência em partes por milhão por grau Celcius.

Os resistores comerciais não são fabricados com qualquer valor de resistência. Os resistores com 10% de tolerância só são fabricados com valores iguais ou múltiplos de 10 da série abaixo: 1,00 1,20 1,50 1,80 2,20 2,70 3,30 3,90 4,70 5,60 6,80 8,20

Os resistores com 5% de tolerância só são fabricados com valores iguais ou múltiplos de 10 da série: 1,00 1,10 1,20 1,30 1,50 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,70 3,00 3,30 3,60 3,90 4,30 4,70 5,10 5,60 6,20 6,80 7,50 8,20 9,10 Já para os resistores com 2% de tolerância temos a seguinte série: 1,00 1,05 1,10 1,15 1,21 1,27 1,33 1,40 1,47 1,54 1,62 1,69 1,78 1,87 1,96 2,05 2,15 2,26 2,37 2,49 2,61 2,74 2,87 3,01 3,16 3,32 3,48 3,65 3,83 4,02 4,22 4,42 4,64 4,87 5,11 5,36 5,62 5,90 6,19 6,49 6,81 7,15 7,50 7,87 8,25 8,66 9,09 9,53 Os resistores com 1% de tolerância só são fabricados com valores iguais ou múltiplos de 10 da série: 1,00 1,02 1,05 1,07 1,10 1,13 1,15 1,18 1,21 1,24 1,27 1,30 1,33 1,37 1,40 1,43 1,47 1,50 1,54 1,58 1,62 1,65 1,69 1,74 1,78 1,82 1,87 1,91 1,93 1,96 2,00 2,03 2,05 2,10 2,15 2,21 2,26 2,32 2,37 2,43 2,49 2,55 2,61 2,67 2,74 2,80 2,87 2,94 3,01 3,09 3,16 3,24 3,32 3,40 3,48 3,57 3,65 3,74 3,83 3,92 4,02 4,12 4,22 4,32 4,42 4,53 4,64 4,75 4,87 4,99 5,11 5,23 5,36 5,49 5,62 5,76 5,90 6,04 6,19 6,34 6,49 6,65 6,81 6,98 7,15 7,32 7,50 7,68 7,87 8,06 8,25 8,45 8,66 8,87 9,09 9,31 9,53 9,76

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Uma especificação importante dos resistores é sua potência máxima de dissipação, acima da qual eles podem se danificar. A potência máxima é função do tamanho físico do resistor e é fornecida pelos manuais dos fabricantes. Em geral são fabricados resistores com potências de 1/8W, 1/4W, 1/2W, 1W e 2W. Os resistores que têm potências maiores do que 2W trazem o valor da potência gravado em seu corpo.

Tabela 4.1 Código de Cores. FAIXA COLORIDA DÍGITO MULTIPLICADOR TOLERÂNCIA COEF . DE

TEMP. Preta 0 100 Marron 1 101 1% 100 ppm Vermelha 2 102 2% 50 ppm Laranja 3 103 15 ppm Amarela 4 104 25 ppm Verde 5 105 0,5% Azul 6 106 0,25% Violeta 7 107 0,1% Cinza 8 108 0,05% Branca 9 109 Dourada 10-1 5% Prateada 10-2 10% Sem faixa 20%

Exemplo 1:

Figura 4.3. Um resistor comum (com quatro faixas).

- A primeira faixa corresponde ao primeiro dígito do valor nominal: vermelho = 2; - A segunda faixa corresponde ao segundo dígito do valor nominal: violeta = 7; - A terceira faixa corresponde a potência de dez pela qual devemos multiplicar o

número formado com os dois dígitos acima: preto = 0, isto é, multiplicar por 100; - A quarta faixa representa a tolerância no valor da resistência: ouro = 5%.

então, R = 27 Ω com tolerância de 5%. Exemplo 2:

Figura 4.4. Um resistor de precisão (com cinco faixas) então, R = 105x103 Ω com

tolerância de 1%, ou seja, R = 105 kΩ + 1%.

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O OHMÍMETRO O instrumento usado para medir diretamente resistências é chamado de ohmímetro. Geralmente o ohmímetro vem associado a um voltímetro e a um amperímetro, formando um só instrumento denominado multímetro. Nesta prática usaremos um multímetro digital cujo ohmímetro apresenta escalas que vão de 200 Ω até 200 MΩ, Figura 4.5.

Figura 4.5. Multímetro digital.

A escala de 200 Ω deve ser usada para medir resistências de até 200 Ω. A escala de 2 kΩ deve ser usada para medir resistências entre 200 Ω e 2 kΩ e assim por diante. Quando tentamos medir uma resistência cujo valor é maior do que o limite da escala utilizada o multímetro fornece a seguinte leitura: ( 1 . ); neste caso você deverá mudar para uma escala maior até obter uma leitura adequada. Quando uma resistência pode ser medida em várias escalas, você deverá escolher a menor destas escalas de modo a obter um maior número de algarismos significativos. CUIDADOS AO MEDIR COM O OHMÍMETRO: a) Conecte a ponta de prova preta ao terminal “COM” (negativo) e a ponta de prova vermelha

ao terminal “V/Ω” (positivo). Embora a utilização do ohmímetro seja feita sem distinção de polaridade, é importante que você adquira o hábito de obedecer sempre a esta convenção.

b) Escolha a escala adequada ao valor da resistência a ser medida. c) Certifique-se que o resistor medido não está associado a nenhum outro resistor ou fonte. d) Cuide para que haja um bom contato entre as pontas de prova e os terminais do resistor. e) Durante a medida não toque nas partes metálicas das pontas de prova, pois a resistência do

seu corpo influenciará na medida.

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4.4 PRÉ-LABORATÓRIO Leia as resistências apresentadas nas Figuras 4.6 e 4.7 e determine seus valores: Figura 4.6:

Resistência 1: ________________________ Resistência 2: _________________________

Figura 4.7:

Resistência 3: ______________________ Resistência 4: ___________________________ 4.5 PROCEDIMENTO PROCEDIMENTO 1: Escalas do Ohmímetro. Na Figura 4.8 podemos ver em detalhe as escalas do ohmímetro que será usado em nossa prática.

Figura 4.8. Escalas do ohmímetro.

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4.1 Anote as escalas do ohmímetro fornecido.

PROCEDIMENTO 2: Identificação do Valor da Resistência pelo Código de Cores. 2.1Identifique as cores das faixas de cada resistor e anote de acordo com a ordem em que devem ser lidas. 2.2Determine o valor nominal e a tolerância de cada resistor.

Tabela 4.2. Identificação da resistência pelo código de cores.

R Cores Rnominal Tolerância 1 2 3 4 5 6 7

PROCEDIMENTO 3: Medida da Resistência. 3.1 Anote na Tabela 4.3 os valores nominais das resistências obtidos no Procedimento 1. 3.2 Meça com o Ohmímetro Digital os valores das resistências e anote na Tabela 4.3. Anote também a escala utilizada do ohmímetro em cada caso. 3.3 Determine o erro percentual da medida em relação ao valor nominal.

Tabela 4.3. Valores medidos de resistência e determinação do erro.

R Rnominal Rmedido Escala Erro (%) 1 2 3 4 5 6 7

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PROCEDIMENTO 4: Associação de Resistores.

Ao associarmos resistores, podemos interliga-los de duas formas principais: em série ou em paralelo.

Numa associação de resistores em série, Figura 4.9, o terminal de saída do primeiro resistor deve ser ligado ao terminal de entrada do segundo; o terminal de saída do segundo deve ser ligado ao terminal de entrada do terceiro e, assim, sucessivamente.

Figura 4.9. Resistores em série.

A resistência elétrica equivalente de uma associação em série, RE , é igual a soma das resistências elétricas dos resistores associados:

RE = R1 + R2 + R3 + ... (4.1)

Numa associação de resistores em paralelo, os terminais de entrada de todos os resistores devem ser ligados a um mesmo ponto A, e os terminais de saída de todos os resistores devem ser ligados a um mesmo ponto B, como mostra a Figura 4.10.

Figura 4.10. Resistores em paralelo.

O inverso da resistência elétrica equivalente de uma associação em paralelo, RE , é igual a soma dos inversos das resistências elétricas dos resistores associados:

....R1

R1

R1

R1

321E

+++= (4.2)

4.1- Identifique os resistores fornecidos (montados em base de madeira) pelo valor nominal e meça com o ohmímetro as resistências correspondentes. Anote os resultados na Tabela 4.4.

Tabela 4.4. Identificação dos resistores fornecidos.

RNOMINAL (Ω) RMEDIDO (Ω)

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4.2- Associe dois resistores de 1000Ω em série e meça a resistência equivalente. 4.3- Associe dois resistores de 1000Ω em paralelo e meça a resistência equivalente. 4.4- Associe três resistores de 1000Ω em série e meça a resistência equivalente. 4.5- Associe três resistores de 1000Ω em paralelo e meça a resistência equivalente. 4.6- Associe os três resistores de 1000Ω em uma associação mista, conforme a Figura 4.11, e meça a resistência equivalente.

Figura 4.11. Associação mista de resistores.

4.7- Associe os dois resistores de 3300Ω em série e meça a resistência equivalente. 4.8- Associe os dois resistores de 3300Ω em paralelo e meça a resistência equivalente. 4.9- Associe um resistor de 1000Ω a um de 3300Ω em série e meça a resistência equivalente.

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4.10- Associe um resistor de 1000Ω a um de 3300Ω em paralelo e meça a resistência equivalente. PROCEDIMENTO 5: Potenciômetro.

Um potenciômetro consiste basicamente em uma película de carbono, ou um fio que percorrido por um cursor móvel, altera o valor da resistência entre seus terminais. A Figura 4.12 mostra um potenciômetro e sua estrutura interna. Comercialmente, os potenciômetros são especificados pelo valor nominal da resistência máxima, impresso em seu corpo. 5.1 Anote o valor nominal do potenciômetro fornecido. R = _______________

Figura 4.12. Potenciômetro e sua estrutura interna.

5.2 Ajuste a resistência do potenciômetro variando a posição do cursor de modo a obter os valores indicados na Tabela 4.4. Meça a resistência complementar em cada caso e efetue a soma para obter a resistência total.

Tabela 4.4. Medidas das resistências nos terminais de um potenciômetro.

Resistência entre os terminais A e B, RAB (Ω)

Resistência entre os terminais B e C, RBC (Ω)

Soma das Resistências RAB + RBC (Ω)

1 k 7 k

5 k 6 k

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4.6 QUESTIONÁRIO

1- Um resistor apresenta as seguintes faixas: Branca, Verde, Laranja, Vermelha e Vermelha. Qual o valor nominal da resistência? E qual a tolerância?

2- Quais as cores das faixas indicativas do valor nominal de um resistor de 4,87 kΩ e 2 % de tolerância.

3- Que é tolerância de um resistor?

4- Um resistor de 8,2 kΩ tem uma tolerância de 5 %. Qual o valor mínimo esperado para o valor da resistência do mesmo? E qual o valor máximo?

5- Dois resistores têm valores 50 Ohms e 100 Ohms respectivamente com tolerâncias de

5%. Quais as tolerâncias de suas montagens em série e em paralelo?

6- Determine teoricamente qual a resistência equivalente à associação em série de n resistores iguais de resistência R e compare a previsão teórica, para os casos em que n = 2; n = 3 e R = 1000Ω com os resultados experimentais desta prática. Comente os resultados.

7- Determine teoricamente qual a resistência equivalente à associação em paralelo de n resistores iguais de resistência R e compare a previsão teórica para os casos em que n = 2; n = 3 e R = 1000Ω ; com os resultados experimentais desta prática. Comente os resultados.

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PRÁTICA 5: VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO

NOME MATRÍCULA CURSO TURMA

PROFESSOR DATA 5.1 OBJETIVOS

- Conhecer e utilizar as funções voltímetro e amperímetro de um multímetro digital.

- Montar e verificar como funciona um divisor de tensão. - Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando varia a voltagem ou

a resistência. 5.2 MATERIAL

- Fonte de Tensão regulável; - Placa de circuito impresso; - Resistores (Rx e tábua com 5 resistores iguais em série); - Potenciômetro (10 kΩ); - Multímetro Digital (dois); - Garras jacaré (duas); - Cabos (cinco).

5.3 FUNDAMENTOS

Nesta prática aprenderemos a utilizar as funções voltímetro e amperímetro do multímetro

digital. Para medirmos uma tensão ou uma corrente elétrica usaremos o multímetro digital da marca H.G.L, modelo CE 2000N. Observe que este multímetro tem opções para medir tensões contínuas (DC), ou tensões alternadas (AC). Tenha o cuidado de escolher sempre a opção apropriada.

Embora nesta prática seja usado um modelo específico de multímetro digital, modelos diferentes de diferentes fornecedores terão funções semelhantes, com pequenas variações nas escalas e às vezes nos terminais de entrada. Aprendendo a usar este multímetro você não deverá ter dificuldades em utilizar outro modelo qualquer. VOLTÍMETRO

Tensão é a diferença de energia potencial elétrica entre dois pontos, sendo sua unidade volts (V). Temos dois tipos de tensões, contínua e alternada, que representamos respectivamente por VDC e VAC.

A tensão contínua é aquela que não muda de polaridade com o tempo, isto é, apresenta um pólo sempre positivo e o outro sempre negativo. Como exemplo de tensão contínua temos a tensão fornecidas por pilhas, por baterias e por algumas fontes para aparelhos eletrodomésticos. Já a tensão da rede elétrica das casas é alternada, variando entre positiva e negativa, cerca de 60 vezes por segundo (60Hz).

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Figura 5.1. Voltímetro medindo a tensão sobre o elemento R2. Observe que se o terminal VΩ (+) do voltímetro for ligado a um ponto de maior potencial elétrico do que o terminal COM (-) , o mesmo fornecerá uma leitura positiva; caso contrário a leitura terá um sinal negativo. CUIDADOS AO MEDIR COM O VOLTÍMETRO a) Para medir uma tensão, você deve escolher antes de tudo uma escala apropriada. Se você

desconhece a ordem de grandeza da tensão a ser medida, escolha inicialmente a maior escala (para não danificar o aparelho). Se for necessário diminua a escala para a mais apropriada.

b) As pontas de prova do voltímetro devem ser ligadas em PARALELO com o componente que se deseja medir a tensão, Figura 5.1.

c) Se a tensão for CONTÍNUA (DC, do inglês direct current ou em português CC, corrente contínua) a tecla AC/DC deve ficar para cima. Se a tensão for ALTERNADA ( AC, do inglês alterneted current ) a tecla AC/DC deve ficar para baixo.

AMPERÍMETRO

O amperímetro é o instrumento utilizado para medidas de correntes; para tanto devemos abrir o circuito e inserir o amperímetro em série, como mostra a Figura 5.2, de modo que a corrente a ser medida possa passar pelo instrumento.

Figura 5.2. Amperímetro em operação. Observe que o mesmo deve ser ligado em SÉRIE.

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Nesta prática usaremos um multímetro digital cujo amperímetro apresenta 5 escalas diferentes para correntes contínuas ou alternadas. Ao escolher a escala você deve também se certificar de que as pontas de provas estão conectadas corretamente. Ao terminal “COM” (negativo) deve ser conectada a ponta de prova preta, entretanto, existem dois terminais onde conectar a ponta de prova vermelha (positivo). Para a escala de 10A devemos conectá-la ao terminal mais a esquerda, para as demais escalas a ponta de prova vermelha deve ser conectada ao terminal indicado pela letra “A”. Para efetuarmos uma medida cujo valor nos é desconhecido, devemos por medida de precaução, colocar a chave seletora numa escala bem alta e ir diminuindo, até atingir uma escala apropriada. CUIDADOS AO MEDIR COM O AMPERÍMETRO

a) Para medir uma CORRENTE, você deve escolher antes de tudo, uma escala apropriada. Se você desconhece a ordem de grandeza da CORRENTE a ser medida, escolha inicialmente a maior escala (para não danificar o aparelho). Se for necessário diminua a escala para a mais apropriada.

b) As pontas de prova do amperímetro devem ser ligadas em SÉRIE, para isso é necessário abrir o circuito, Figura 5.2. NUNCA LIGUE O AMPERÍMETRO EM PARALELO!

c) Se a CORRENTE é CONTÍNUA (DC, do inglês direct current ou em português CC, corrente contínua) a tecla AC/DC deve ficar para cima. Se a corrente for ALTERNADA (AC, do inglês alterneted current) a tecla AC/DC deve ficar para baixo.

OBS: Tenha a máxima atenção para NÃO ligar o amperímetro em PARALELO a uma fonte de tensão. 11.1 PRÉ-LABORATÓRIO

Figura 5.3. Exemplo de circuito para medidas de corrente e tensão.

No circuito da Figura 5.3, E = 20 V e os valores nominais das resistências são: R1 = 100

Ω ; R2 = 2,4 kΩ e R3 = 600 Ω . Considere que você dispõe de um voltímetro com as escalas (200 mV; 2 V; 20 V; 200 V e 1000 V) e um amperímetro com as escalas (200 µ A; 2 mA; 20 mA; 200 mA e 10 A). 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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11.2 PROCEDIMENTOS PROCEDIMENTO 1: Utilizando o Voltímetro. ESCALAS DO VOLTÍMETRO

Chama-se ESCALA ou FUNDO DE ESCALA o maior valor da tensão que o voltímetro pode medir para uma dada escolha da chave seletora. Um voltímetro possui várias escalas de tensão, cuja escolha deve ser feita em função da ordem de grandeza da medida a ser realizada.

1.1 Anote as escalas DC do voltímetro de sua bancada: MEDIDAS DE TENSÃO CONTINUA 1.2 Ajuste a fonte de tensão em 10 V. Escolha uma escala apropriada no Voltímetro e verifique

com o mesmo se a saída da fonte está regulada exatamente em 10 V; ajuste se necessário.

1.3 Faça as conexões como indicado na Figura 5.4. A tensão da fonte será subdividida proporcionalmente aos valores das resistências.

1.4 Meça as tensões entre os pontos do circuito, como indicado na Tabela 5.1. Anote o valor medido e a escala utilizada do Voltímetro.

Figura 5.4. Circuito para o Procedimento 1.

Tabela 5.1. Medidas de tensão.

V01 V02 V03 V04 V05 Valor Medido Escala Utilizada

V15 V12 V23 V34 V45 Valor Medido Escala Utilizada

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1.5 Verifique se V05 = V01 + V12 + V23 + V34 + V45.

DIVISOR DE TENSÃO

O circuito da Figura 5.4 é denominado divisor de tensão, pois tem a propriedade de dividir a tensão da fonte E, em tensões proporcionais a R1, R2, R3, etc. A seguir montaremos um divisor de tensão formado com uma resistência fixa (Rx) e um potenciômetro; assim, variando a resistência do potenciômetro podemos regular a tensão sobre o resistor Rx. 1.6 Meça com um ohmímetro a resistência do resistor Rx =________.

1.7 Fixe a tensão da fonte em 10 V (verifique com o Voltímetro).

1.8 Monte o circuito da Figura 5.5 com o resistor Rx fornecido e o potenciômetro de 10kΩ.

Figura 5.5. Divisor de tensão ajustável.

1.9 Ajuste o potenciômetro de modo a obter uma tensão sobre o resistor Rx como indicado na Tabela 5.2. Meça a tensão sobre o potenciômetro, VAB.

Tabela 5.2. Valores de tensão para o procedimento 1.7.

VRx (V) 9 7 5 4 VAB (V)

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

VV

EFP=2

, onde Vp é o valor máximo ou valor de pico da tensão senoidal. A tensão eficaz tem o

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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.

1.10 Meça as tensões alternadas da bancada (tomadas da mesa e saídas AC da fonte) e indique em cada caso o valor eficaz, seu valor de pico correspondente e a escala utilizada. Anote os valores medidos na Tabela 5.3.

Tabela 5.3. Medidas de tensão alternada.

Vnominal (V) Escala (V) VEF MEDIDO (V) VPICO (V) TOMADA DA MESA (1) 220 TOMADA DA MESA (2) 110 SAÍDA DA FONTE (1) 6 SAÍDA DA FONTE (2) 12 PROCEDIMENTO 2: Utilizando o Amperímetro.

ESCALAS DO AMPERÍMETRO O amperímetro possui várias escalas de corrente, cuja escolha deve ser feita em função da ordem de grandeza da medida a ser realizada. 2.1 Anote as escalas do amperímetro da bancada:

CORRENTE EM FUNÇÃO DA TENSÃO 2.2 Monte o circuito da Figura 5.6, de maneira a poder medir a corrente através de um resistor R ligado à fonte de tensão fornecida. ESCOLHA DAS ESCALAS NOS MULTÍMETROS: 2.3 No voltímetro escolha uma escala tendo em mente que, segundo a Tabela 5.4, a tensão máxima será de 10 V. No amperímetro escolha uma escala tendo em mente a corrente máxima (que você deve calcular) para uma tensão de 10 V e uma resistência de 330 kΩ. 2.4 Ajuste a tensão na fonte de modo que sobre o resistor de 330 kΩ seja aplicada cada uma das tensões indicadas na Tabela 5.4. Anote as correntes correspondentes e as tensões efetivamente aplicadas.

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Figura 5.6. Circuito para medida da corrente em função da tensão.

Tabela 5.4. Medidas de corrente versus voltagem.

* Voltagem sugerida. ** Voltagem efetivamente aplicada.

CORRENTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA 2.5 Meça as resistências: R1, R1 + R2, R1 + R2 + R3, etc; como indicado na Tabela 2.5. 2.6 Certifique-se de que a tensão da fonte está ajustada em 10 V. Verifique com o voltímetro. 2.7 Monte o circuito da Figura 5.7. Anote os resultados na Tabela 5.5.

Figura 5.7. Circuito para medida da corrente em função da resistência.

V (volts) * V (volts) ** I (µµµµA) V/ I (Ohms) 2 4 6 8 10

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Tabela 5.5. Corrente em função da resistência.

5.6 QUESTIONÁRIO

1- Indique a escala do multímetro que você utilizaria para medir as seguintes tensões: ( a ) arranjo de 6 pilhas comuns em série ( b ) alimentação do chuveiro elétrico ( c ) bateria de um automóvel 2- Considere o circuito ao lado onde

R1 = 100 Ω e R2 = R3 = 200 Ω. Sabendo que a fonte está regulada em 10 V, determine a voltagem a que está submetido cada um dos resistores R1, R2 e R3.

3- Calcule qual seria a resistência necessária do potenciômetro usado no procedimento 1.7

para se obter uma tensão de 4 V sobre R1.

4- Considere o circuito esquematizado ao lado:

(a) Desenhe o circuito novamente, mostrando como você ligaria um amperímetro para medir

a corrente fornecida pela fonte E. (b) Faça um outro desenho mostrando como medir a corrente em R1.

5- Em relação ao circuito da questão anterior, calcule a corrente em cada resistor e indique a

escala do amperímetro indicada em cada caso.

6- Faça o gráfico de V versus I com os resultados da Tabela 5.4. 7- Faça o gráfico de I versus R com os resultados da Tabela 5.5.

Resistores RMEDIDO (ΩΩΩΩ) I (µµµµA) R1

R1+R2 R1+R2+R3

R!+R2+R3+R4 R!+R2+R3+R4+R5

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Gráfico de V versus I com os resultados da Tabela 5.4.*

Gráfico de I versus R com os resultados da Tabela 5.5.

* Destaque esta folha e inclua em seu relatório

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