ROTEIRO DE AULA PRÁTICA Nº 03

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1 ROTEIRO DE AULA PRÁTICA Nº 03 TÍTULO DA AULA PRÁTICA: Equipamentos e Resistores 1. PRÉ-REQUISITOS A partir desta aula, os circuitos elétricos serão tema de estudo no Laboratório de Física 2. Para testar de forma prática a teoria estudada nas aulas teóricas, é necessário conhecer os equipamentos com os quais se irá trabalhar nesse estudo. 2. OBJETIVOS Conhecer os equipamentos mais utilizados no teste de circuitos elétricos; conhecer os riscos e as regras de utilização desses equipamentos. Estudar a leitura do valor dos elementos resistores utilizando o código de cores e um multímetro. 3. EQUIPAMENTOS E MATERIAIS Multímetro; Gerador de funções; Fonte de alimentação; Osciloscópio e pontas de prova; Protoboard; Resistores de diversos valores; 3.1. Multímetro: O multímetro é um instrumento de múltipla medição. Ele combina funções de medição de tensão CC e CA, corrente CC e CA, resistência, capacitância, indutância e teste de continuidade (alguns modelos). Por meio de um dispositivo comutador é possível selecionar a classe da grandeza que se deseja medir.

2 Antes de utilizá-lo é necessário certificar-se de que: CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA o comutador esteja posicionado corretamente, ou seja, na classe da grandeza que se quer medir; o comutador esteja posicionado, inicialmente, na escala de maior alcance quando o valor da grandeza a ser medida é desconhecido; os terminais de medição estejam corretos; a grandeza a medir não deve ultrapassar o alcance da escala do instrumento; a fonte de alimentação do circuito esteja desligada, antes de se inserir ou retirar o instrumento; que a bateria do instrumento esteja adequada. O multímetro utilizado no laboratório de Física é o modelo IK-1000, da ICEL (Figura 1). Display Indicador da Medição (3 ½ dígitos 2000 contagens) Botão seletor de variável: - Tensão contínua (V--) - Tensão alternada (V~) - Corrente alternada (A~) - Corrente contínua (A--) - Resistência (Ω) - Teste de Diodo e de Transistores Terminal Positivo para Medições em Série (Corrente até 200mA). Use a ponta de prova vermelha. Terminal Positivo para Medições em Paralelo (Tensão, Resistência e Frequência). Use a ponta de prova vermelha. Terminal Comum para Medições em Geral. Use a ponta de prova preta Figura 1: Multímetro Digital IK Gerador de Funções (ou Gerador de Sinais): Um gerador de funções é um equipamento capaz de fornecer sinais de DC ou AC, cuja amplitude e frequência podem ser ajustadas. Além do controle de

3 frequência e amplitude o gerador possibilita escolher a forma de onda do sinal gerado (senoidal, quadrado, triangular, etc.). A Figura 2 apresenta a imagem do Gerador de Funções no laboratório. O comando deste gerador é simples e basta manter os botões de atenuação (ATT) desapertados, escolher o tipo de sinal, selecionar a faixa de frequência e então selecionar o botão RUN. Após, deve-se ajustar o sinal por meio dos potenciômetros FADJ, AADJ e DADJ. DADJ: ajuste de inclinação do sinal Display indicador de frequência Display indicador de amplitude OUT:saída do gerador Impedância 50Ω Botão seletor de Faixa de frequência: (1) 0.2Hz-2Hz (2) 2Hz-20Hz (3) 20Hz-200Hz (4)200Hz-2kHz (5) 2kHz-20kHz (6)20kHz-200kHz (7) 200kHz-2MHz AADJ: ajuste de amplitude do sinal FADJ: ajuste de frequência do sinal Botão seletor de tipo de função (sinal): (1) Senoidal (2) Quadrada (3) Triangular Figura 2: Gerador de Funções 3.3. Fonte de Alimentação: A fonte de alimentação é um equipamento indispensável para a realização das práticas. Ela será responsável por gerar tensões contínuas e alternadas em valores que serão ajustados de acordo com o experimento prático a ser executado. A Figura 3 apresenta a fonte que será utilizada para os experimentos com tensões contínuas Osciloscópio: Um dos instrumentos utilizados com muita freqüência para observar o comportamento de um sinal elétrico é o Osciloscópio. Ele nos permite a visualização de um sinal elétrico aplicado aos seus terminais de entrada, a medição da amplitude pico a

4 pico do sinal, a medição de frequência, de fase, entre outros. A Figura 4 apresenta um exemplo de osciloscópio utilizado no laboratório. Display de Tensão Regulável Display de Corrente Regulagem de tensão Tensão Regulagem de corrente fixa de 5V Figura 3: Fonte de Alimentação Figura 4: Osciloscópio Fonte: Agilent Technologies (

5 3.5. Protoboard: Um protoboard é uma placa de montagem de circuitos elétricos. Ele tem grande importância para a realização das práticas, pois é nele que os componentes resistores, capacitores, e outros, serão acondicionados de forma a configurarem um circuito. A Figura 5 mostra como são as conexões elétricas internas nos terminais (pinos) de um protoboard. Figura 5: Protoboard A região central da é destinada à montagem dos circuitos. É importante salientar que esta região é dividida em duas partes idênticas, porém desconectadas. Em cada parte pode-se observar diversas fileiras, cada uma contendo cinco pontos que estão conectados entre si. Nas fileiras laterais, há duas regiões horizontais separadas por um pequeno espaço. Dentro de uma mesma região e fileira, todos os pontos estão conectados entre si Resistência Elétrica A resistência elétrica é um parâmetro que permite quantificar a oposição que todos os materiais oferecem ao fluxo elétrons, ou corrente elétrica. O resistor elétrico é um componente, que tem a característica de oferecer um valor de resistência elétrica conhecido. A unidade de medida da resistência elétrica no SI é o Ohm (Ω), em homenagem a Georg Simon Ohm Identificação do Valor Nominal de um Resistor Código de Cores Os resistores são identificados por um código de cores ou por um carimbo de identificação impresso no seu corpo. O código de cores consiste de 4 anéis coloridos que

6 seguem a norma de código de cores para resistores fixos IEC-62, como segue na Figura 6. A Figura 7 apresenta a tabela com o valor correspondente a cada cor. Figura 6: Código de cores de um resistor - significado Figura 7: Código de cores de um resistor - valores Exemplo: consideremos ainda como exemplo um resistor que apresenta os seguintes anéis coloridos: 1º anel = marrom, 2º anel = preto, 3º anel = vermelho, 4º anel = dourado: Seu valor nominal será então igual a 1.000Ω ± 5%, o que significa que a tolerância poderá estar 5% acima ou abaixo do valor nominal. Ao se medir um resistor nessas condições, será aceitável um valor entre 950 e Ω.

7 4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÕES a) Relacione as grandezas que o Multímetro do laboratório é capaz de medir. b) Relacione as funções de onda que o Gerador de Funções pode gerar. c) Verifique os modos de operação da Fonte de Alimentação. Verifique os ajustes de tensão gerada. Qual a máxima tensão que esta fonte pode fornecer? d) Aplique um sinal senoidal de frequência 1kHz e amplitude 5V proveniente do Gerador de Funções na entrada vertical do Osciloscópio, e atue nos controles de modo a obter na tela (desenhe o sinal observado): Um ciclo (período) do sinal aplicado Dois ciclos do sinal aplicado Três ciclos do sinal aplicado. e) Repita o procedimento do sinal anterior para sinal quadrado e triangular.

8 f) Separe o conjunto de resistores recebido. CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA a. Para cada resistor, faça a leitura do valor nominal de acordo com o código de cores e anote na tabela a seguir. b. Encaixe os resistores no protoboard de forma que eles não configurarem um circuito entre eles. Para cada resistor, posicione a chave rotativa em umas faixas Ω (200Ω, 2kΩ, 20kΩ, 200kΩ, 2MΩ ou 200MΩ) de acordo com a medição a ser realizada. Sem tocar nos terminais durante a medição, faça uma leve pressão entre as pontas de prova do multímetro e os terminais do resistor a ser medido. Preencha a tabela com o valor medido. c. Calcule o erro percentual verificado entre a medição e o valor nominal do resistor e preencha a tabela. Resistência Nominal Resistência Medida Erro Percentual (%) Ex.: 1 kω 990 Ω [( )/1000]*100% = -1%