Aula Prática 5 Ligação Série e Paralelo, Lei de Ohm e Leis de Kirchhoff

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1 Aula Prática 5 Ligação Série e Paralelo, Lei de Ohm e Leis de Kirchhoff Disciplinas: Física III (DQF 06034) Fundamentos de Física III (DQF 10079) Depto Química e Física- CCA/UFES Estratégia: Montagem e operação de circuitos elétricos visando ao estudo de leis fundamentais de análises de circuitos. Sugestões: Fazer esquemas elétricos de cada configuração estudada. Trazer câmera fotográfica (não precisa ser de alta resolução) para registro de imagens que auxiliem na elaboração dos relatórios. Os grupos devem anotar suas observações que serão utilizadas na elaboração dos relatórios. Anotar as especificações técnicas dos equipamentos utilizados para cada função. Multímetro Digital (2) Fonte de Tensão 6 Volts Placa de Montagem Cabos para conexões Lâmpadas 6 Volts Equipamentos/Especificações Técnicas PESSOAL Risco de choque elétrico. Cuidados Especiais EQUIPAMENTOS Ler atentamente as instruções nos manuais dos equipamentos e/ou seguir fielmente as instruções do Professor; Não alterar a posição da chave seletora dos multímetros com sinal aplicado nos seus terminais; Cuidado especial quando se utiliza o multímetro para medição de corrente ; Antes de ligá-los à rede elétrica verificar se o ajuste da tensão de alimentação de equipamentos está correto (110 ou 220 Volts). Lembrar que o laboratório possui pontos de alimentação em ambas as tensões.

2 Assuntos Estudados - Associação de lâmpadas em série e paralelo; Comportamento da tensão (V), corrente (I) e Potência (P=VI); Procedimentos - Montagem e análise de diferentes circuitos elétricos, em configurações série e paralelo. Cuidados Especiais PESSOAL Risco de choque elétrico. EQUIPAMENTOS Ler atentamente as instruções nos manuais dos equipamentos e/ou seguir fielmente as instruções do Professor; Não alterar a posição da chave seletora dos multímetros com sinal aplicado nos seus terminais; Cuidado especial quando se utiliza o multímetro para medição de corrente ; Antes de ligá-los à rede elétrica verificar se o ajuste da tensão de alimentação de equipamentos está correto (110 ou 220 Volts). Lembrar que o laboratório possui pontos de alimentação em ambas as tensões. Procedimentos Parte 1 Associação de lâmpadas em paralelo. 1- Utilizando a base de montagem, montar circuito com três lâmpada, uma fonte de 6V, uma chave liga/desliga e os equipamentos de medida, conforme indicado abaixo. O multímetro deve ser ligado na escala de 10A. Atente para o fato de poder usar o Amperímetro (A) como um substituto para o fio de conexão do circuito. Lembre-se os números e símbolos realmente são os mesmos da placa de ensaios.

3 Para auxiliar o entendimento e montagem, do circuito acima desenhe o mesmo no diagrama abaixo. Use como fonte o borne chamado de conexão de fonte de tensão ao lado da chave liga/desliga. 2 Pegue o multímetro restante e selecione a faixa de 20V. Ligue os cabos do voltímetro nos terminais da fonte de alimentação do circuito. Ao final ligue a fonte e a chave liga/desliga. Tome as medidas de tensão e corrente. Vf = ( + ) V - Tensão da Fonte I = ( + ) A Corrente total; 3 Desligue o circuito e mude o voltímetro para os terminais da Lâmpada a (LA). Ligue a chave o faça a leitura. Repita esse procedimento para as demais lâmpadas. Ao final desligue a chave. Va= ( + ) V - Tensão na Lâmpada A Vb = ( + ) V - Tensão na Lâmpada B Vc = ( + ) V - Tensão na Lâmpada C Discuta se esse resultado condiz com o que é experado. 4 Retire o voltímetro e altere a posição do amperímetro conforme a figura a seguir. Liguei o circuito e faça a medida da corrente na LA. Desligue a chave faça as alterações necessárias para tomar as medidas de corrente nas demais lâmpadas. Ia= ( + ) A - Corrente na Lâmpada A Ib = ( + ) A - Corrente na Lâmpada B Ic = ( + ) A - Corrente na Lâmpada C

4 5 - Anote sua percepção quanto a luminosidade de cada lâmpada, quais iluminam mais e quais iluminam menos. Com o circuito desligado, retire o conector de uma das lâmpadas e religue o circuito e anote os resultados. Desligue o circuito ao final. 6 Calcule o valor da corrente somada das 3 lâmpadas. It = Ia + Ib + Ic = ( + ) A Discuta se esse resultado condiz com o que é esperado. 7 Calcule as potências individuais de cada lâmpada. Pa= ( + ) W - Potência da Lâmpada A Pb = ( + ) W - Potência na Lâmpada B Pc = ( + ) W - Potência na Lâmpada C Esses valores são condizentes com o que foi observado no item 5, no que diz respeito a luminosidade das lâmpadas? 8 - Some as potências individuais e obtenha a potência total do circuito. Pt= Pa + Pb+ Pc = ( + ) W Compare essa potência com a potência medida direto na fonte, para isso use os valores Vf e I do item 2.

5 P = Vf x I = ( + ) W Discuta se esses resultados são condizentes com o esperado. Parte 2 Associação de lâmpadas em série. 1- Utilizando a base de montagem, montar circuito com três lâmpada, uma fonte de 6V, uma chave liga/desliga e os equipamentos de medida, conforme indicado abaixo. O multímetro deve ser ligado na escala de 10A. Atente para o fato de poder usar o Amperímetro (A) como um substituto para o fio de conexão do circuito. Lembre-se os números e símbolos realmente são os mesmos da placa de ensaios. Para auxiliar o entendimento e montagem, do circuito acima desenhe o mesmo no diagrama abaixo. Use como fonte o borne chamado de conexão de fonte de tensão ao lado da chave liga/desliga.

6 2 Pegue o multímetro restante e selecione a faixa de 20V. Ligue os cabos do voltímetro nos terminais da fonte de alimentação do circuito. Ao final ligue a fonte e a chave liga/desliga. Tome as medidas de tensão e corrente. Vf = ( + ) V - Tensão da Fonte I = ( + ) A Corrente total; 3 Desligue o circuito e mude o voltímetro para os terminais da Lâmpada a (LA). Ligue a chave o faça a leitura. Repita esse procedimento para as demais lâmpadas. Ao final desligue a chave. Va= ( + ) V - Tensão na Lâmpada A Vb = ( + ) V - Tensão na Lâmpada B Vc = ( + ) V - Tensão na Lâmpada C 4 - Some as tensões medidas e compare com o valor da fonte; Vt = Va + Vb + Vc = ( + ) V Discuta se esse é ou não o resultado esperado. 5 - Anote sua percepção quanto a luminosidade de cada lâmpada, quais iluminam mais e quais iluminam menos. Com o circuito desligado, retire o conector de uma das lâmpadas e religue o circuito e anote os resultados. Desligue o circuito ao final. Intuitivamente esse resultado seria o esperado. 7 Calcule as potências individuais de cada lâmpada. Pa= ( + ) W - Potência da Lâmpada A Pb = ( + ) W - Potência na Lâmpada B Pc = ( + ) W - Potência na Lâmpada C Esses valores são condizentes com o que foi observado no item 5, no que diz respeito a luminosidade das lâmpadas?

7 8 - Some as potências individuais e obtenha a potência total do circuito. Pt= Pa + Pb+ Pc = ( + ) W Compare essa potência com a potência medida direto na fonte, para isso use os valores Vf e I do item 2. P = Vf x I = ( + ) W Discuta se esses resultados são condizentes com o esperado. Parte 3 Características nominais de ligação; 1 Anote o valor da potência e tensão nominal de cada lâmpada do teto do laboratório. Elaboração do Relatório: Partes Constituintes Objetivo: Identificação da razão de se realizar o experimento. Teoria(s) envolvida(s) no Experimento: Resumo teórico, geralmente é advindo de um texto maior encontrado em livros de física. Este Resumo teórico pode ser associado ao objetivo, em um bloco maior chamado de Introdução. Procedimento: Descrição precisa do que foi usado e como foi usado no experimento. Análise ou Discussão: Apresentação dos dados medidos e dos principais resultados do experimento, com incertezas, o número correto de algarismos significativos e em notação científica. É nessa seção que se discute mais amplamente esses resultados apresentados. Conclusão: Apresentar com clareza se o objetivo foi cumprido ou dar uma explicação satisfatória para o não cumprimento do objetivo. Anexos: Cálculos intermediários e cálculos de escala devem estar presentes no anexo. Eventualmente os próprios gráficos podem estar nesta seção. Sempre que for necessário faça referência ao anexo durante a Análise, dessa forma evita-se fazer contas tediosas na Análise. Pontos de discussão a. Com base no que foi observado nos itens 5 de cada parte, o que pode ser dito a respeito da independência das cargas elétricas em circuitos em série e em paralelo. b. De exemplos de equipamentos devem ser ligados em paralelo e equipamentos devem ser ligados em série. c. Sintetize suas conclusões com relação às grandezas corrente, tensão e potência nas associações em paralelo e em série. d. Qual a relação entre a luminosidade das lâmpadas e a potência dissipada?

8 e. Com base no modelo laboratorial das lâmpadas, estime o valor da corrente total do circuito de iluminação da sala do laboratório. Para isso use o valor da potência individual de cada lâmpada anotado no procedimento 3. O relatório deve conter explicações objetivas e sucintas e seguir a estrutura sugerida. Anexar fotos ou representações que facilitem o entendimento. Usar planilha eletrônica para facilitar a manipulação dos dados. Incluir especificações técnicas dos equipamentos utilizados. Anexo Que deve ser usado conforme a necessidade;