Roteiro de Aulas Práticas: Lei de Ohm (medições de tensão, corrente e resistência); validação das Leis de Kirchhoff

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1 Roteiro de Práticas Roteiro de Aulas Práticas: Lei de Ohm (medições de tensão, corrente e resistência); validação das Leis de Kirchhoff RP1 1. OBJETIVO Aprender a utilizar o voltímetro e o amperímetro em medições de tensão e corrente contínuas; familiarizar-se com os instrumentos, suas escalas e montagem dos circuitos elétricos; aplicar a Lei de Ohm; comprovar as Leis de Kirchhoff das tensões e das correntes (LKT, LKC); projetar um divisor de tensão. 2. ESTRUTURA MÍNIMA Laboratório de medidas elétricas. 3. RECURSOS NECESSÁRIOS Roteiro de práticas impresso; Protoboard; Gerador de Sinais; Osciloscópio; 02 Multímetros; 02 resistores de 8,2k ohms; 01 resistor de 270 ohms; 01 potenciômetro (500 ohms); 01 led vermelho; 01 resistor de 68 ohms. 4. PRÉ-AULA Ler e aplicar o Roteiro de Práticas RP0 - Normas gerais para uso do laboratório; roteiro básico para montagem de circuitos; Estudar material da aula de Lei de Ohm e Leis de Kirchhoff, bem como fazer aplicações práticas previstas no plano de estudo. UNIME Departamento de Engenharia 5

2 5. PASSO A PASSO DA PRÁTICA (AULA) Primeira parte Medição de corrente e resistência 5.1. Separar os materiais e equipamentos necessários para a prática; 5.2. Monte o circuito conforme a figura 1; sejam: Vf = 5 VDC R1=R2=8,2k ohms R3=270 ohms Figura 1 Circuito com resistores alimentados por corrente contínua Figura 2 Montagem do circuito no protoboard. ATENÇÃO: O circuito deve ser alimentado em 5 VDC e não 15 VDC como mostrado na figura! 6

3 Roteiro de Práticas 5.3. Meça os valores das resistências, utilizando o multímetro; registre-as; compare-as com o código de cores Calcule a resistência equivalente do circuito Utilizando as Leis de Kirchhoff, calcule as tensões em R1, R2, R3; calcule também as correntes que passam por R1, R2, R Calcule as correntes que passam por R2 e R3 por divisor de corrente. Compare os resultados Calcule a potencia dissipada em cada resistor e veja se não ultrapassa o limite de potencia máxima especificada pelo fabricante (1/8W) Com o multímetro na posição voltímetro (CC), meça a tensão da fonte no circuito; registre o valor Com o multímetro na posição voltímetro (CC), meça a tensão sobre R1; registre o valor; repita para R2; registre-o; idem para R3; anote o valor encontrado. Obs.: Lembre-se de escolher a escala compatível com o valor calculado Registre na tabela abaixo (Tabela 1) os valores encontrados: Valores calculados Valores medidos VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) IR1 (ma) IR2 (ma) IR3 (ma) Tabela 1: Valores de tensão e corrente medidos e calculados Segunda parte Leis de Kichhoff das Correntes (LKC) 1.1. Conecte as pontas de prova do multímetro, na função amperímetro (CC), em série com os resistores no circuito, para medir as correntes que passam por eles. UNIME Departamento de Engenharia 7

4 Figura 3 Circuito com resistores alimentados por corrente contínua, com medição de corrente por amperímetros. Figura 4 Amperímetro em série com R1. Atenção: embora a figura mostre uma fonte de 12V, em nosso circuito usamos 5V. 8

5 Roteiro de Práticas Figura 5 Amperímetro em série com R2. Atenção: embora a figura mostre uma fonte de 12V, em nosso circuito usamos 5V. Figura 6 Amperímetro em série com Rx (R3). Atenção: embora a figura mostre uma fonte de 12V, em nosso circuito usamos 5V Com base nos valores medidos, termine de preencher a Tabela 1. Terceira parte Variação da resistência 1.3. Separar os materiais e equipamentos necessários para a prática; sejam: Vf=5V (CC); R=68 ohms; Potenciômetro de ohms Monte o circuito da figura 7: UNIME Departamento de Engenharia 9

6 Figura 7 Circuito com potenciômetro em série com LED Devemos verificar com este circuito a variação da resistência do potenciômetro resultando na variação do brilho do LED, e a verificação prática do Teorema de Máxima Transferência de Potência Ajuste a resistência do potenciômetro para 0 ohm. Lembre-se que medir o potenciômetro com o multímetro na função Ohms (ohmímetro) nos dois terminais fixos (das extremidades), sempre vai dar o valor máximo; para ajustar (e ler) 0 ohm, meça entre o terminal central (cursor) e uma extremidade Meça a tensão sobre o potenciômetro quando ele mede 0 ohm. Pela Lei de Ohm, deve-se obter 0 V Vá ajustando sistematicamente o potenciômetro de modo a obter, pela Lei de Ohm, R = V / I (para isso vá medindo corrente e tensão, à medida que variar a resistência) Varie a resistência do potenciômetro em 10 valores, de 0 a 500 ohms; meça a corrente; meça a tensão; calcule a potência dissipada. Ex.: 10

7 Roteiro de Práticas R (ohms) I (A) V (V) P(W) 1) 0 ohm 2) 50 ohms 3) 100 ohms 4) 150 ohms 5) 200 ohms 6) 250 ohms 7) 300 ohms 8) 350 ohms 9) 400 ohms 10) 450 ohm Tabela 2 Valores de corrente e potencia dissipada para variações no potenciômetro Construa um gráfico P x R Identifique no gráfico o valor de resistência para a máxima potencia. 2. PÓS-AULA Elaborar relatório analítico-descritivo, com os experimentos desenvolvidos na atividade prática, fundamentação teórica, cálculos efetuados, bem como as análises conclusivas do grupo. 3. ASPECTOS DE SEGURANÇA Ler atentamente as normas do uso dos laboratórios da UNIME, disponível no AVA. 4. VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM Verificar se o aluno foi capaz de aplicar os conhecimentos construídos durante a disciplina na realização da atividade, bem como cumprir as determinações técnicas das atividades, com base na avaliação do relatório de prática. BAREMA CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO PONTUAÇÃO MÁXIMA PONTUAÇÃO OBTIDA 1. Apropriação de conceitos 25% e capacidade de apli- ca-los ao caso prático 2. Organização e bom aproveitamento do tempo 25% UNIME Departamento de Engenharia 11

8 3. Capacidade de análise 25% 4. Cumprimento dos objetivos determinados para a 25% aula 5. ANEXOS Não aplicável. 12