UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA - UDESC CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS CCT DEPATAMENTO DE FÍSCA DFS FÍSCA EXPEMENTAL EXPEÊNCA 0 NSTUMENTOS DE MEDDA OBJETOS Compreender o funcionamento do voltímetro e do amperímetro. Utilizar o voltímetro e o amperímetro para medições em circuitos simples de corrente contínua.. MATEAS Fonte de tensão; Um multímetro digital; esistores elétricos (valores nominais): = (68 5%) ; = (00 5%) ; = (470 5%) ; Chave; Mesa de testes; Fios elétricos; Duas pontas de prova;. POCEDMENTO EXPEMENTAL Um cuidado preliminar na utilização de um multímetro consiste na escolha da escala adequada para a leitura. Quando o valor máximo da leitura é conhecido, tal escolha é imediata. Quando isto não for possível, colocamos a chave seletora no fundo de escala máximo. A seguir, quando for o caso, reduzimos o fundo de escala até obtermos uma deflexão suficiente do ponteiro. Um cuidado adicional que devemos tomar é com o uso correto da polaridade do multímetro. Devemos sempre nos lembrar de que o ponto terra do multímetro deve ser ligado no ponto do circuito onde o potencial elétrico é menor... Circuito com esistores em Série... Medida da Diferença de Potencial Para a realização desta parte do experimento, siga os procedimentos abaixo: a) Meça os valores das resistências elétricas dos três resistores. Não se esqueça de escrever as medidas com seus respectivos erros e unidades. b) Coloque o voltímetro na escala conveniente, sabendo que estamos trabalhando com uma fonte de tensão de. c) Ligue a fonte de tensão, ajustando o potenciômetro da fonte até que o voltímetro indique 0,00. Anote o valor desta tensão elétrica no seu caderno de laboratório. d) Monte o circuito elétrico da Figura. e) Ligue a chave do circuito da Figura.
UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA - UDESC CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS CCT DEPATAMENTO DE FÍSCA DFS f) Meça e anote em seu caderno de laboratório as diferenças de potencial,, 4,, 4 e 4. g) Desligue a chave do circuito h) Construa uma tabela na seção dos esultados com os valores medidos, seus respectivos erros e unidades. Figura : Esquema do circuito elétrico em série.... Medida da Corrente Elétrica Neste e em outros experimentos onde o amperímetro é utilizado em circuitos que contenham uma fonte de tensão, o máximo de cuidado deve ser tomado para evitar danificar o instrumento. Um amperímetro jamais deve ser ligado diretamente aos terminais de uma fonte de tensão. A razão para isto é que, em geral, a resistência interna do amperímetro é de baixo valor, sendo assim, uma corrente elétrica elevada fluirá através dele quando ele estiver ligado à fonte de tensão. Desta forma, é possível que o equipamento não suporte esta elevada corrente elétrica e seja danificado. Quando tivermos a nossa disposição uma fonte de tensão ajustável, é recomendável deixa-la ajustada no valor de tensão zero antes de ligar a chave da fonte. Este procedimento permite que evitemos danos maiores nos casos em que o circuito elétrico tenha sido montado de forma inadequada. Após ligar a chave de tensão devemos prestar muita atenção aos amperímetros. Caso o amperímetro seja levado bruscamente ao fundo de escala, desligue prontamente a chave da fonte. Confira então a montagem do seu circuito e caso não encontre falhas. Chame o professor para auxiliá-lo. Outra precaução que deve ser tomada é sempre que for possível estimar o valor da corrente elétrica em seu circuito. Desta forma, será possível colocar o amperímetro em sua escala adequada. Quando esta estimativa não puder ser feita, devemos utilizar a maior escala do equipamento. Por outro lado, após estar seguro de que não esteja ultrapassando os limites do amperímetro, a leitura deve ser feita na escala adequada, isto é, aquela que permite a
UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA - UDESC CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS CCT DEPATAMENTO DE FÍSCA DFS maior deflexão do ponteiro sem, porém ultrapassar o limite da escala. Para a realização desta parte do experimento, siga os procedimentos abaixo: a) Mantenha montado o circuito elétrico da Figura. b) Selecione o fundo de escala de 00 ma no multímetro. nsira o amperímetro em série no circuito da figura. Para conexão do amperímetro interrompa fisicamente a passagem da corrente elétrica entre o ponto e o terminal (+) da bateria. Em seguida conecte a ponteira de prova vermelha no terminal (+) da fonte e a ponteira preta no ponto do circuito. c) Ligue a fonte de tensão. d) Ligue a chave do circuito da Figura. e) Oberve o valor da corrente elétrica fluindo pelo circuito elétrico da Figura. f) erifique se é possível reduzir o fundo de escala para 0 ma. Em caso afirmativo faça tal mudança no multímetro. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. g) Desligue a chave do circuito da figura. h) Utilizando um condutor elétrico (Fio branco) coloque apenas o resistor em curtocircuito. i) Antes de ligar o circuito chame o professor j) Ligue a chave do circuito k) Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo circuito elétrico da Figura com o resistor em curto circuito. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. l) Desligue a chave do circuito da figura. m) emova o curto-circuito do resistor. n) Utilizando um condutor elétrico (Fio branco) coloque agora apenas o resistor em curto-circuito. o) Ligue a chave do circuito da figura. p) Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo circuito elétrico da Figura q) Anote o resultado em seu caderno de laboratório. r) Desligue a chave do circuito da figura. s) emova o curto-circuito do resistor. t) Utilizando um condutor elétrico (Fio branco) coloque finalmente apenas o resistor em curto-circuito. u) Ligue a chave do circuito da figura. v) Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo circuito elétrico da Figura. Anote o resultado em seu caderno de laboratório w) Desligue a chave do circuito da figura. x) Utilizando um condutor elétrico (Fio branco) coloque os resistores e em curtocircuito. y) Ligue a chave do circuito da figura. z) Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo circuito elétrico da Figura. Anote o resultado em seu caderno de laboratório aa) Desligue a chave do circuito da figura. bb) Utilizando um condutor elétrico (Fio branco) coloque os resistores e em curto-circuito. cc) Ligue a chave do circuito da figura. dd) Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo circuito elétrico da Figura. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. ee) Desligue a chave do circuito da figura.
UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA - UDESC CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS CCT DEPATAMENTO DE FÍSCA DFS ff) Utilizando um condutor elétrico (Fio branco) coloque os resistores e em curtocircuito. gg) Ligue a chave do circuito da figura. hh) Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo circuito elétrico da Figura. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. ii) Construa uma tabela na seção dos esultados com os valores medidos, seus respectivos erros e unidades. Jamais faça um curto-circuito dos três resistores simultaneamente. Ao fazer isto, você estará ligando o amperímetro diretamente à fonte de tensão e isto poderá danificar o seu equipamento... Circuito com esistores em Paralelo... Medida da Diferença de Potencial Para a realização desta parte do experimento, siga os procedimentos abaixo. a) Coloque o voltímetro na escala conveniente, sabendo que estamos trabalhando com uma fonte de tensão de. Figura : Esquema do circuito elétrico de resistores elétricos em paralelo. b) Ligue a fonte de tensão, ajustando o potenciômetro da fonte de tensão até que o voltímetro indique 0,00. Anote o valor desta tensão elétrica no seu caderno de laboratório. c) Monte o circuito elétrico da Figura. d) Ligue a chave do circuito da Figura. e) Meça as diferenças de potencial 4,, 4 e 4. Anote o valor desta tensão elétrica no seu caderno de laboratório. f) Desligue a chave do circuito. g) Construa uma tabela na seção dos esultados com os valores medidos, seus respectivos erros e unidades.
UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA - UDESC CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS CCT DEPATAMENTO DE FÍSCA DFS... Medida da Corrente Elétrica Nesta e em outros experimentos, onde o amperímetro é utilizado em circuitos que contenham uma fonte de tensão, o máximo de cuidado deve ser tomado para evitar danificar o instrumento. Para a realização desta parte do experimento, siga os procedimentos abaixo. a) Mantenha montado o circuito elétrico da Figura. b) Meça o valor da corrente elétrica fluindo entre os pontos 0- do circuito elétrico da Figura e anote o resultado em seu caderno de laboratório. Selecione o fundo de escala de 00 ma no multímetro. nsira o amperímetro em série no circuito da figura. Para conexão do amperímetro interrompa fisicamente a passagem da corrente elétrica entre o ponto 0 e o ponto do circuito. Em seguida conecte a ponteira de prova vermelha no ponto 0 e a ponteira preta no ponto do circuito. c) Ligue a chave do circuito da Figura. d) Oberve o valor da corrente elétrica fluindo pelo circuito elétrico da Figura. e) erifique se é possível reduzir o fundo de escala para 0 ma. Em caso afirmativo faça tal mudança no multímetro. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. f) Desligue a chave do circuito g) Selecione o fundo de escala de 00 ma no multímetro. nsira o amperímetro em série no circuito. Para conexão do amperímetro interrompa fisicamente a passagem da corrente elétrica entre no ponto e o terminal do resistor do circuito. Em seguida conecte a ponteira de prova vermelha do multímetro no ponto e a ponteira preta no terminal do resistor. h) Chame o professor antes de ligar a chave. i) Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo ramo -5 do circuito elétrico da Figura. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. erifique se é possível reduzir o fundo de escala para 0 ma. Em caso afirmativo faça tal mudança no multímetro. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. j) Desligue a chave do circuito. k) Selecione o fundo de escala de 00 ma no multímetro. nsira o amperímetro em série no circuito. Para conexão do amperímetro interrompa fisicamente a passagem da corrente elétrica entre no ponto e o terminal do resistor do circuito. Em seguida conecte a ponteira de prova vermelha do multímetro no ponto e a ponteira preta no terminal do resistor. l) Chame o professor antes de ligar a chave. m) Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo ramo -4 do circuito elétrico da Figura. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. erifique se é possível reduzir o fundo de escala para 0 ma. Em caso afirmativo faça tal mudança no multímetro. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. n) Desligue a chave do circuito
UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA - UDESC CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS CCT DEPATAMENTO DE FÍSCA DFS o) Utilizando um condutor elétrico (Fio branco) coloque apenas o resistor em curto-circuito. Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo ramo 0-, ramo -5 e pelo ramo -4 do circuito elétrico da Figura. Use o mesmo procedimento utilizado anteriormente. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. Não se esqueça de escrever esta medida com seu respectivo erro e unidade. p) Utilizando um condutor elétrico (Fio branco) coloque agora apenas o resistor em curto-circuito. Meça o valor da corrente elétrica fluindo pelo ramo 0-, pelo ramo -5 e pelo ramo -4 do circuito elétrico da Figura. Use o mesmo procedimento utilizado anteriormente. Anote o resultado em seu caderno de laboratório. Jamais faça um curto-circuito dos três resistores simultaneamente. Ao fazer isto, você estará ligando o amperímetro diretamente à fonte de tensão e isto poderá danificar o seu equipamento. q) Construa uma tabela na seção dos esultados com os valores medidos, seus respectivos erros e unidades.. TATAMENTO DOS DADOS Esta experiência envolve medidas elétricas de corrente elétrica e diferença de potencial elétrica. Desta forma, o tratamento dos dados tem que levar em conta os valores dos erros associados a cada medida, bem como a sua propagação... Circuito com esistores em Série... Medida da Diferença de Potencial Para poder melhor comparar os resultados obtidos com aqueles esperados, é muito importante resolver analiticamente o circuito da Figura. Por resolver um determinado circuito elétrico entendemos determinar o valor das correntes elétricas envolvidas. No nosso caso, existe apenas uma única corrente elétrica, visto que o circuito da Figura tem apenas uma malha. Calcule então os valores teóricos das tensões,, 4,, 4 e 4. As expressões para o cálculo destes valores são 4 4 4 Demonstre as equações acima (Equação ) no Anexo de seu relatório. Construa então uma tabela em que apareçam os valores experimentais e teóricos de todas as tensões medidas (,, 4,, 4 e 4 ). Para o cálculo dos valores teóricos utilize o valor nominal das resistências elétricas, bem como o valor proposto (0,00 ) da tensão elétrica da fonte. Calcule também e apresente na mesma tabela valores das tensões,, 4,, 4 e 4 utilizando os valores medidos das resistências elétricas, além do valor medido da tensão elétrica da fonte. Nas duas últimas colunas desta tabela apresente os erros percentuais destas tensões, usando tanto os valores calculados com os dados nominais, quanto com os valores calculados com as medidas experimentais das resistências e tensão da fonte. Apresente esta tabela no Tratamento de
UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA - UDESC CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS CCT DEPATAMENTO DE FÍSCA DFS Dados de seu relatório.... Medida das Correntes Elétricas Também em relação às correntes elétricas medidas neste experimento, para poder melhor comparar os resultados obtidos com aqueles esperados, é muito importante ter resolvido o circuito da Figura. Novamente, em todos os casos estudados, temos um circuito de apenas uma malha, em que o valor do resistor equivalente varia caso a caso. Calcule então os valores das correntes elétricas teóricas em cada caso. As expressões para o cálculo destes valores são T C C C C C C Demonstre as equações acima (Equação ) no Anexo de seu relatório. Construa então uma tabela em que apareçam os valores experimentais e teóricos de todas as correntes elétricas medidas em cada caso. Para o cálculo dos valores teóricos utilize o valor nominal das resistências elétricas, bem como o valor proposto (0,00 ) da tensão elétrica da fonte. Calcule também e apresente na mesma tabela valores destas correntes elétricas utilizando os valores medidos das resistências elétricas, além do valor medido da tensão elétrica da fonte. Nas duas últimas colunas desta tabela apresente os erros percentuais destas correntes elétricas, usando tanto os valores calculados com os dados nominais, quanto com os valores calculados com as medidas experimentais das resistências e tensão da fonte. dentifique claramente na tabela a relação entre o resistor elétrico que foi posto em curto-circuito com os valores teórico e experimental das correntes elétricas. Apresente esta tabela no Tratamento de Dados de seu relatório... Circuito com esistores em Paralelo... Medida da Diferença de Potencial Também neste caso é muito importante resolver o circuito da Figura. Por resolver um determinado circuito elétrico entendemos determinar o valor das correntes elétricas envolvidas. Neste caso, existem duas correntes elétricas, visto que o circuito da Figura apresenta duas malhas. Calcule então os valores teóricos das tensões 4,, 4 e 4. As expressões para o cálculo destes valores são 4 4 4 Demonstre as equações acima (Equação ) no Anexo de seu relatório. Construa então uma tabela em que apareçam os valores experimentais e teóricos de todas as tensões medidas ( 4,, 4 e 4 ). Para o cálculo dos valores teóricos utilize o valor nominal das resistências elétricas, bem como o valor proposto (0,00 ) da tensão elétrica da fonte. Calcule também e apresente na mesma tabela valores das tensões 4,, 4, 4, utilizando os valores medidos das resistências elétricas, além do valor medido da tensão elétrica da fonte. Nas duas últimas colunas desta tabela apresente os erros percentuais destas tensões, usando tanto os
UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA - UDESC CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS CCT DEPATAMENTO DE FÍSCA DFS valores calculados com os dados nominais, quanto com os valores calculados com as medidas experimentais das resistências e tensão da fonte. Apresente esta tabela no Tratamento de Dados de seu relatório.... Medida das Correntes Elétricas Também em relação às correntes elétricas medidas neste experimento, para poder melhor comparar os resultados obtidos com aqueles esperados, é muito importante novamente ter resolvido o circuito da Figura. Novamente, em todos os casos estudados, temos um circuito de duas malhas, em que o valor do resistor equivalente varia caso a caso. Calcule então os valores das correntes elétricas teóricas em cada caso. As expressões para o cálculo destes valores são 0 4 4 0 C 4 C 4 C 0 C 4 C 4 C 4 Demonstre as equações acima (Equação 4) no Anexo de seu relatório. Construa então uma tabela em que apareçam os valores experimentais e teóricos de todas as correntes elétricas medidas em cada caso. Para o cálculo dos valores teóricos utilize o valor nominal das resistências elétricas, bem como o valor proposto (0,00 ) da tensão elétrica da fonte. Calcule também e apresente na mesma tabela valores destas correntes elétricas utilizando os valores medidos das resistências elétricas, além do valor medido da tensão elétrica da fonte. Nas duas últimas colunas desta tabela apresente os erros percentuais destas correntes elétricas, usando tanto os valores calculados com os dados nominais, quanto com os valores calculados com as medidas experimentais das resistências e tensão da fonte. dentifique claramente na tabela a relação entre o resistor elétrico que foi posto em curto-circuito com os valores teórico e experimental das correntes elétricas. Apresente esta tabela no Tratamento de Dados de seu relatório. 4. DSCUSSÃO Na seção Discussão dos esultados procure fazer uma análise dos resultados obtidos. Discuta os resultados frente às expectativas oriundas do modelo teórico considerado. Discuta também as principais fontes de erro que devem ser levadas em conta neste experimento. Lembre-se aqui, que mais importante do que os equipamentos usados no experimento, é a forma como ele foi conduzido. 4.. Medida da Diferença de Potencial Nas medidas de cada diferença de potencial obtida, analise o valor do erro percentual para cada uma das tensões, e interprete este resultado, comparando os valores encontrados em cada caso. 4.. Medida das Correntes Elétricas Nas medidas das correntes elétricas, analise o valor do erro percentual para cada caso estudado. nterprete este resultado, comparando os valores encontrados em cada caso. Discuta também o efeito de se fazer um curto-circuito em um dado circuito elétrico e
suas conseqüências para o mesmo circuito. UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA - UDESC CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS CCT DEPATAMENTO DE FÍSCA DFS 5. BBLOGAFA 5.. HALLDAY, D. e ESNCK,. Fundamentos da Física olume 4 a Edição; Capítulo 7 (Corrente e esistência); Livros Técnicos e Científicos Editora S.A 998. 5.. NUSSENZEG, H.M. Curso de Física Básica olume a Edição; Capítulo 6 (Corrente Elétrica); Editora Edgard Blücher 000. 5.. SEAS, F. S.; ZEMANSK, M. W.; YOUNG, H. D.; FEEDMAN,. A. Física (Eletromagnetismo) a Edição Capítulo 6 (Corrente, esistência e Força eletromotriz) Addison Wesley 004. 5.4. ÁOS Apostila de Física Experimental Setor de Cópias do CCT-UDESC.