AULA LÂMPADA SÉRIE - VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO REVISÃO DOS CONCEITOS DE TENSÃO E CORRENTE APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA

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1 APOSTILA ELÉTRICA PARA AULA 16 LÂMPADA SÉRIE - OLTÍMETRO E AMPERÍMETRO REISÃO DOS CONCEITOS DE TENSÃO E CORRENTE As diversas combinações da lâmpada série Um circuito prático para montar uma lâmpada série Como usar o multímetro como voltímetro e amperímetro O oltímetro analógico e o analógico eletrônico Revisão dos Conceitos de Tensão e Corrente (Lei de Ohm) LÂMPADA SÉRIE EQUIPAMENTO EM TESTE figura 1 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 155

2 APOSTILA ELÉTRICA PARA FONTE DE ALIMENTAÇÃO REGULADA OU CHAEADA Lp= 60W figura 2a figura 3a figura 2b 55ac 55ac = 60W 110ac Lp= 300W 11ac 99ac figura 3b = 60W 110ac Lp= 150W 22ac 88ac figura 3c = 60W 110ac 156 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM

3 APOSTILA ELÉTRICA PARA Deixar esta chave longe das outras, pois caso esteja ligada, a tomada série ficará diretamente na rede, não protegendo o aparelho! Lp1= 25W Lp1= 60W Lp1= 25W Lp1= 60W total = 85W Lp3= 100W Lp2= 60W total = 210W TOMADA SÉRIE!! Chave Direta Série Lp3= 100W total = 250W Lp5= 150W total =300W Lp5= 150W Lp3= 100W total = 400W Lp5= 150W Lp3= 100W Lp2= 60W Lp1= 25W total = 485W quando o quadrado é preto, a chave respectiva está ligada! POTÊNCIA 6W 25W 60W 100W 150W 200W 250W 300W 400W 485W figura 4 25W sw1 60W sw2 100W sw3 Esta área, onde estão posicionados os bocais com as lâmpadas, deverão estar embaixo da bancada, para que seu brilho não ofusque o técnico. sw1 150W sw4 normal. Apesar de parecer o correto não é, pois qualquer desvio de consumo na carga por alguma deficiência não seria notado na indicação da lâmpada em série. O pior é que ligações erradas feitas pelo próprio técnico levariam o componente substituído assim como outros à queima. Na figura 3c vemos a ligação ideal da lâmpada em série à carga. Considerando a carga com 60 watts, a lâmpada ideal seria de 150 watts. A tensão sobre a carga ficaria em torno de 88 olts enquanto que a tensão sobre a lâmpada ficaria com 22ac. Com a tensão de entrada mais baixa que o normal (88ac), o equipamento poderia apresentar algumas deficiências, mas funcionaria relativamente bem e estaria protegido contra eventuais curtos ou consumo excessivo. O técnico que ainda não leu as matéria publicadas nas revistas da CTA Eletrônica sobre a montagem da lâmpada em série, talvez não tenha entendido como conseguir uma variedade enorme de potências indo desde 40 watts até mais de 400 watts; bastará ter 5 lâmpadas com as potências de 25 watts, 60 watts, 100 watts, 150 watts e 150 watts. Quando as lâmpadas são colocadas em paralelo temos as somatórias das potências destas, resultando nas combinações mostradas na figura 4 (25W, 60W, 85 W, 100W, 150W, 210W, 250W, 300W,400W e 485W). Na figura 5, podemos ver o esquema definitivo do circuito das lâmpadas em série, onde podemos destacar a lâmpada monitor (à direita da figura) que possui uma potência muito baixa: 6W. Esta potência foi escolhida para que, ao acender, ela não cause ofuscamento e prejuízo à visão do técnico, servindo como lâmpada de sinalização de consumo. O que queremos dizer é que, aplicando uma tensão de rede à uma lâmpada de 100W e 150W sw5 sw2 sw3 sw4 sw5 olharmos para ela, seremos ofuscados, não ocorrendo isso para a lâmpada de 6W. Ainda podemos ver na figura uma chave chamada de «sem proteção» cujo objetivo será fazer calibragens no equipamento, sem necessidade de mudar de tomada. Finalmente a tabela abaixo do esquema, diz respeito às chaves que são acionadas e combinadas, geram as p o t ê n c i a s q u e q u e r e m o s ( b a s t a somar as potências das lâmpadas. ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 6W figura 5 A lâmpada monitor deverá estar em um local bem visível, mas dentro de uma caixa, tendo uma abertura para visualização do filamento. 157

4 APOSTILA ELÉTRICA PARA A R1 figura 2 figura 3 A Resistor shunt figura Ponteiro 2 - Placa da escala 3 - Ímã permanente 4 - Mancal de rubi 5 - Núcleo da bobina 6 - Mola de retorno Rs = RA x IA Is Rs = Resistor shunt RA = Resistência do amperímetro IA = Corrente máxima que o amperímetro mede (final de escala) Is = Corrente que será desviada pela resistência shunt 158 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM

5 APOSTILA ELÉTRICA PARA RA = 1 IA = 10mA Is = 20mA Rs = 1 x 10mA = 10 = 0,5 20mA 20 Exercício proposto O desenho abaixo representa um amperímetro, calcule os valores de R1, R2, R3 e R4 para os fundos de escala indicados (1mA, 10mA, 100mA e 1A) para o galvanômetro que suporta uma corrente máxima de 0,5mA e tem uma resistência equivalente de 1KW. R1 R2 R3 R4 Resistor shunt RA RS 1mA 10mA SW1 100mA 1A figura 4 Itot Ra Ia IS RS R1 figura 7 figura 5 R2 Rs = RA x IA Is Resistor multiplicador figura 8 Ra R1 R2 R3 R4 G R1 = SW1 figura 6 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 159

6 APOSTILA ELÉTRICA PARA OFF m m m 2000k 200m 200k 20k 10A difíceis de se conseguir na prática. Para medir a corrente circulante por um MULTÍMETRO DIGITAL determinado ponto do circuito, torna-se necessário colocar o amperímetro em série com o mesmo; já no Este multímetro, tem um display diferente do caso da tensão, o voltímetro, tem que ser colocado multímetro analógico, pois nele não temos um em paralelo com o componente que deseja-se ponteiro que marca a tensão medida e sim um medir a queda de tensão (veja figura 7). display digital que Utilizando a mesma lógica utilizada no amperímetro mostra diretamente o figura 11 e aplicando o método das proporções sobre número correspondente a circuitos série (figura 8), podemos calcular os escala da tensão medida valores dos resistores que deverão ser colocados (figura 11); Então ele não 9.00 para formar várias escalas de tensões. possui bobina móvel A sendo que a corrente OLTÍMETRO ANALÓGICO retirada do circuito é mínima, carregando A DC MULTÍMETRO Este multímetro, cuja aparência externa pode ser menos o circuito e com ma COM vista na figura 9, apresenta uma resistência interna isto fornecendo uma relativamente baixa, ou seja, necessita tirar tensão mais precisa determinada corrente do circuito para a excitação mesmo em malhas de de sua bobina móvel. A figura 10 mostra detalhes resistores de maior valor. básicos do voltímetro analógico que é parte do O circuito é composto por um divisor resistivo circuito do multímetro, e assim podemos saber (vemos a chave e suas diversas escalas), onde como este equipamento funciona. teremos determinada tensão que será amplificada, Q u a n d o e s t e para após excitar um decodificador analógicomultímetro mede digital que fornecerá a tensão em forma de dígitos. figura 9 determinada tensão Este circuito pode ser visto na figura 12. em um circuito elétrico ou eletrônico, figura 12 necessita que esta - tensão faça circular u m a c o r r e n t e R1 R2 R3 R4 internamente por DECODIFICADOR ele, fazendo deflexionar ANALÓGICO DIGITAL a bobina móvel que tem o ponteiro indicador preso a ela. Assim quanto maior for a resistência interna da + R0 bobina, maior será a sensibilidade do multímetro e R consequentemente carregará menos o circuito. - + BOBINA MÓEL 200m R0 R1 2 R2 R3 R4 20 SW1 figura Quando comutamos a chave SW1 mudamos o circuito série, alterando a proporção da resistência R0, e consequentemente a porcentagem da tensão medida que irá polarizar a mesma e com isto a corrente circulante pela bobina móvel será proporcional a esta queda de tensão, alterando qual escala estaremos medindo. Independente se a grandeza medida é tensão, corrente ou resistência, haverá a necessidade da utilização constante de uma bateria para a amplificação das tensões e polarização do decodificador analógico-digital além do display. Notem que o display está sendo excitado pelo operacional, cuja impedância de entrada é muito alta e com isto não irá desviar corrente do circuito medido para a polarização do mesmo. A impedância (resistência interna) desse voltímetro será dada pelo valor de R0, que geralmente é da ordem de 1 Megaohm. MULTÍMETRO ANALÓGICO ELETRÔNICO Este multímetro também t r a b a l h a a p a r t i r d e indicação feita por ponteiro, figura ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM

7 APOSTILA ELÉTRICA PARA figura 16 A Leitura do voltímetro BOBINA MÓEL R1 R2 R3 R4 Q1 + R0 figura 17 R figura 14 6 SUPOSIÇÃO TEÓRICA figura 18 ALOR MEDIDO 4 figura 15 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 161

8 APOSTILA ELÉTRICA PARA ALOR MEDIDO figura 20a 5,98 figura 20b figura 19 REISÃO DE CONCEITOS ELÉTRICOS - TENSÃO/CORRENTE A Força eletromotriz causa fluxo num circuito fechado B Potencial para fluxo de corrente existe, mas não há fluxo 162 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM

9 APOSTILA ELÉTRICA PARA CORRENTE ORDENADA CORRENTE ALEATÓRIA ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 163

10 APOSTILA ELÉTRICA PARA 10A. Qual é a resistência elétrica do chuveiro? 3.Nos extremos de um resistor de 200W, aplica-se uma ddp de 24. Qual a corrente elétrica que percorre o resistor? 4.Uma lâmpada incandescente é submetida a uma ddp de 110, sendo percorrida por uma corrente elétrica de 5,5A. Qual é, nessas condições, o valor da resistência elétrica do filamento da lâmpada. 5.Um resistor ôhmico, quando submetido a uma ddp de 20, é percorrido por uma corrente elétrica de 4 A. Para que o resistor seja percorrido por uma corrente elétrica de 3A, que ddp deve ser aplicada a ele? 6.A curva característica de um resistor ôhmico é dada acima. Determine sua resistência elétrica R 7.A curva característica de um resistor ôhmico é dada acima. Determine sua resistência elétrica R e o valor de i2. ATENÇÃO: alertamos aos alunos que estudar para a prova final, não é um procedimento correto, pois o aprendizado deve representar somente o que o aluno verdadeiramente assimilou durante os 4 meses de estudo na apostila e blocos de exercício. Além disso, estudar horas antes da prova, produz grande cansaço físico e mental, fazendo com que sua performance caia. Pede-se apenas para que revise os exercícios que porventura tenha errado na feitura inicial. 164 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM

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