Relatório de física III

Relatório de física III

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL

FÍSICA III

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

ALEGRE-ES,

2010

CAMILA PEREIRA FRACALOSSI

LUCAS DE SOUZA SOARES

MARIA ABREU BARBOSA

LIGAÇÃO DE UMA LÂMPADA EM UMA FONTE DE 6V

LIGAÇÃO DE UMA LÂMPADA EM SÉRIE COM UMA FONTE DE 6V

UTILIZAÇÃO DO POTENCIÔMETRO COMO DIVISOR DE TENSÃO (0V A 6V) E A CHAVE EM SÉRIE COM A LÂMPADA

MEDIÇÃO DA TENSÃO UTILIZANDO O MULTÍMETRO DIGITAL

MEDIÇÃO DA INTENSIDADE DE CORRENTE UTILIZANDO O MULTÍMETRO DIGITAL

POLARIZAÇÃO CORRETA DE UM LED

POLARIZAÇÃO CORRETA DE UM DIODO

IDENTIFICAÇÃO DO VALOR DA RESISTÊNCIA DE UM RESISTOR PELO CÓDIGO DE CORES E COMPARAÇÃO DO SEU VALOR COM O OHMÍMETRO

ALEGRE-ES,

2010

INTRODUÇÃO

A corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando entre suas extremidades houver uma diferença de potencial. Esta diferença de potencial chama-se tensão. A facilidade ou dificuldade com que a corrente elétrica atravessa um condutor é conhecida como resistência. Esses três conceitos: corrente, tensão e resistência estão relacionadas entre si, de tal maneira que, conhecendo dois deles, pode-se calcular o terceiro através da Lei de Ohm. A corrente elétrica se divide em contínua, que é o fluxo ordenado de elétrons sempre em uma mesma direção, e em alternada, que é uma corrente cujo sentido varia no tempo. Os elétrons e a corrente elétrica não são visíveis, mas podemos comprovar sua existência conectando, por exemplo, uma lâmpada a uma bateria. Entre os terminais do filamento da lâmpada existe uma diferença de potencial causada pela bateria, logo, circulará uma corrente elétrica pela lâmpada e, portanto, ela irá brilhar.

Condutor é todo material que permite a mobilidade fácil dos elétrons, sendo os melhores condutores os metais. Quando o material não permite essa mobilidade dos elétrons, ele é dito isolante, por exemplo, madeira.

Um circuito elétrico é a ligação de elementos elétricos, tais como resistores, indutores, capacitores, linhas de transmissão, fontes de tensão, fontes de corrente e interruptores, de modo que formem pelo menos um caminho fechado para a corrente elétrica.

OBJETIVO

O objetivo desta prática foi a visualização prática de conceitos teóricos, como tensão, corrente, resistência, condução elétrica, dentre outros.

PROCEDIMENTO

Experimento 1: Ligação de uma lâmpada em uma fonte de 6V:

O circuito na placa de ensaios de circuitos elétricos foi montado de acordo com as instruções presentes no roteiro. O pólo positivo da fonte de tensão (6V) foi ligado a um dos lados da lâmpada C. O outro lado da lâmpada C foi ligado ao pólo negativo da fonte de tensão (6V). O esquema de como o circuito foi montado pode ser observado na figura abaixo:

Experimento 2: Ligação de uma lâmpada em série com uma fonte de 6V

O circuito na placa de ensaios de circuitos elétricos foi montado de acordo com as instruções presentes no roteiro. O pólo negativo da fonte de tensão (6V) foi ligado ao ponto 3 da chave. O esquema de como o circuito foi montado pode ser observado na figura abaixo:

Experimento 3: Utilização do potenciômetro como divisor de tensão (0V a 6V) e a chave em série com a lâmpada

O circuito foi montado na placa de para ensaios de circuitos elétricos. O pólo positivo da fonte de tensão (6V) foi ligado ao ponto 3 do potenciômetro. O pólo negativo da fonte de tensão foi ligado ao ponto do potenciômetro. O ponto 2 do potenciômetro foi ligado ao ponto 3 da chave. O ponto 2 da chave foi ligado a um dos lados da lâmpada C. O outro lado da lâmpada foi ligado ao ponto 3 do potenciômetro. A chave foi ligada e o dial do potenciômetro girado. O esquema de como o circuito foi montado pode ser observado na figura abaixo:

Experimento 4: Medição da tensão utilizando o multímetro digital

O circuito foi montado na placa de para ensaios de circuitos elétricos. Com o auxílio de 3 condutores a lâmpada foi ligada a uma fonte de 6V em série com a chave (o pólo negativo da fonte de tensão foi ligado ao ponto 3 da chave; o ponto 2 da chave foi ligado a um dos lados da lâmpada C; o outro lado da lâmpada C foi ligado ao pólo positivo da fonte de tensão). O mecanismo de acionamento da chave foi observado de forma que se soubesse quando a chave estava ligada e/ou desligada. A escala do multímetro foi ajustada para medida de tensão (DCV) em 20. O esquema de como o circuito foi montado pode ser observado na figura abaixo:

Experimento 5: Medição da intensidade de corrente utilizando o multímetro digital

O circuito foi montado na placa de para ensaios de circuitos elétricos. Com 4 condutores a lâmpada foi ligada a uma fonte de 6V em série com a chave e um amperímetro digital. O pólo negativo da fonte de tensão 6V foi ligado ao ponto 3 da chave. O ponto 2 da chave foi ligado foi ligado à ilha de conexão 8. A ilha 8 foi ligada à ilha 7. A ilha 7 foi ligada a um dos lados da lâmpada C. O outro lado da lâmpada C foi ligado ao pólo positivo da fonte de tensão de 6V. A escala do multímetro foi ajustada em 10 A para medida da intensidade da corrente. Finalmente, foram fixados os cabo preto do borne de entrada COM do multímetro e o cabo vermelho no borne de entrada 10 ADC. O esquema de como o circuito foi montado pode ser observado na figura abaixo:

Experimento 6: Polarização correta de um LED

O circuito foi montado em uma placa para ensaio de circuitos elétricos. Com três condutores, o LED foi ligado a uma fonte de 6V em série, com um resistor e a chave. Em seguida, foi identificada a polaridade no ponto 3 e, logo após, no ponto 2, medindo assim, a tensão no resistor e no LED. O esquema de como o circuito foi montado pode ser observado na figura abaixo:

.

Experimento 7: Polarização correta de um Diodo

O circuito foi montado na placa de ensaios para circuitos elétricos. Com três condutores, o diodo foi ligado em série com o LED a uma fonte de 6V e em série com o resistor e com a chave. Então, a polaridade foi identificada na ilha de conexão 3 e, logo após, na ilha de conexão 1. Após essa identificação, o diodo foi invertido para que fosse observado o comportamento do LED nessa situação. Assim, foram medidas as tensões no LED, no diodo e no resistor. O esquema de como o circuito foi montado pode ser observado na figura abaixo:

Experimento 8: Identificação do valor da resistência de um resistor pelo código de cores e comparação do seu valor com o ohmímetro

Primeiramente, foram escolhidos 10 resistores com resistências diferentes e estes foram colocados separadamente entre as linhas de conexão 1 e 2, na placa de ensaios para circuitos elétricos. Em seguida, as cores dos resistores foram identificadas para assim, poderem ser comparadas com o código de cores, se obtendo o valor da resistência. A resistência também foi medida com um multímetro. O esquema de como o circuito foi montado pode ser observado na figura abaixo:

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Experimento 1: Ligação de uma lâmpada em uma fonte de 6V

Como resultado do procedimento, pôde ser observado que a lâmpada acendeu-se quando a fonte foi ligada à tensão.

Experimento 2: Ligação de uma lâmpada em série com uma fonte de 6V

Além de ligá-la, também foi possível regular o funcionamento da lâmpada, por meio de uma chave. Quando a chave foi acionada a lâmpada se acendeu. A chave é composta por duas placas metálicas que servem para dar passagens às cargas, de forma que quando ela está desligada as placas estão separadas, e quando acionamos a chave as placas se encostam possibilitando a passagem de cargas para o acendimento da lâmpada.

Experimento 3: Utilização do potenciômetro como divisor de tensão (0V a 6V) e a chave em série com a lâmpada

Pode-se observado que com o uso da chave foi possível regular o funcionamento da lâmpada. O potenciômetro é um resistor que permite a verificação da resistência elétrica, com seu auxilio foi possível regular a intensidade do funcionamento da lâmpada, desde que a chave estivesse acionada.

Experimento 4: Medição da tensão utilizando o multímetro digital

O valor registrado no visor do multímetro foi de 6,27 V. Foi observado que a tensão indicada no voltímetro oscilou um pouco, sendo utilizado um valor intermediário. Dessa forma a lâmpada pôde ser acionada pela chave. O voltímetro é um instrumento utilizado para a medição da tensão. A tensão da fonte de alimentação foi medida colocando as duas pontas de prova do voltímetro nos pólos positivo e negativo da fonte, valor obtido foi de 6,32V com a lâmpada lida e 6,75 com a lâmpada desligada. Quando a lâmpada está desligada o valor é maior, quando a lâmpada é ligada o valor é diminuído, pois a lâmpada consome parte da energia (voltagem). Uma forma de perda de energia pode ser justificada, pelo fato de que o caminho não é ideal, oferecendo uma resistência à passagem da corrente elétrica, perdendo cargas no trajeto.

Experimento 5: Medição da intensidade de corrente utilizando o multímetro digital

Para a medição da intensidade de corrente elétrica que a corrente elétrica que a lâmpada está submetida, deveu-se ligar o amperímetro em série com a fonte. Para medição da corrente elétrica à que a lâmpada está submetida, deveu-se desfazer a ligação, abrindo o circuito entre as ilhas de conexão 7 e 8 e colocar as pontas de prova do amperímetro nas ilhas de conexão 7 e 8. O valor registrado pelo amperímetro foi de 0,21 A. Observou-se que a corrente passa pelo multímetro e então é medida, logo após ela retorna ao circuito e acende a lâmpada. A polaridade no amperímetro é negativa. Após a retirada do amperímetro, a lâmpada se apagou. O amperímetro está ligado em série com a lâmpada, a lâmpada se apagou pois o circuito foi interrompido entre a ilha 7 e 8, logo não é possível a voltagem chegar à lâmpada para acendê-la.

Experimento 6: Polarização correta de um LED

Observou-se que a polaridade no ponto 3 é negativa. Tendo a estrutura do LED, conclui-se que a fenda maior é positiva, devendo esta estar colocada no ponto 2, que é positivo. Quando a fenda do LED foi invertida a luz não se acendeu.

Com o LED ligado a tensão foi medida no resistor, obtendo o valor de 3,80 V, ainda com o LED ligado sua tensão foi medida, com valor de 2,53 V. Com o LED polarizado invertido a tensão no resistor é nula, e a tensão no LED é de 6,84V.

O LED com polaridade invertida permite a passagem de corrente elétrica, não consumindo a corrente, somente sendo condutor entre as ilhas 3 a 2.

Experimento 7: Polarização correta de um Diodo

A polaridade da ilha de conexão 3 foi observada como negativa, e a ilha de conexão 1 se apresentou como positiva. Quando se inverte a ligação do diodo o LED não se acendeu. Com o LED aceso foram realizadas as medições de tensão: no resistor obtendo 3,17 V, no próprio LED foi de 2,41V, e no diodo de 2,72V.

Quando as medidas foram refeitas quando o diodo estava invertido, a tensão no resistor e no LED foram nulas, e no diodo foi de 5,36 V. Podendo ser observado que o diodo com polaridade invertida permite a passagem de corrente elétrica.

Em contrapartida, o LED não se comporta como um diodo, pois não permite a passagem de corrente elétrica.

Experimento 8: Identificação do valor da resistência de um resistor pelo código de cores e comparação do seu valor com o ohmímetro

Os valores obtidos pela resistência utilizando o código de cores, e pela resistência medida, se apresentaram muito próximos, podendo ser observado pela tabela 1.

Tabela 1: Valores de resistências calculadas e medidas.

1ª faixa

2ª faixa

3ª faixa

Resistor

COR

N

COR

N

COR

N

R (Ω)

Medido R(Ω)

R1

marrom

1

preto

0

laranja

3

10000

9970

R2

marrom

1

vermelho

2

vermelho

2

1200

1220

R3

azul

6

cinza

8

preto

0

68

67,5

R4

laranja

3

laranja

3

preto

0

33

33,9

R5

marrom

1

vermelho

2

marrom

1

120

118,2

R6

marrom

1

preto

0

marrom

1

100

98,6

R7

marrom

1

vermelho

2

vermelho

2

1200

1192,0

CONCLUSÃO

A corrente elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica. Sabe-se que, microscopicamente, as cargas livres estão em movimento aleatório devido à agitação térmica. O comportamento da corrente elétrica pôde ser observado durante todos os experimentos. Um potenciômetro é um componente eletrônico que possui resistência elétrica ajustável. Geralmente, é um resistor de três terminais onde a conexão central é deslizante e manipulável. Se todos os três terminais são usados, ele atua como um divisor de tensão. Este comportamento pôde ser observado pelos experimentos. Um diodo é um dispositivo constituído por uma junção de dois materiais semicondutores (em geral silício ou gerânio dopados), um do tipo n e o outro do tipo p, ou de um material semicondutor e de um metal. De acordo com as observações o diodo apresentou-se com características de um bom condutor. Para certos tipos de materiais semicondutores, quando é incitada uma corrente na junção do diodo, é gerada radiação eletromagnética na zona do visível ou infravermelho próximo (conversão electro-óptica). O LED quando polarizado emite luz, porém quando está inversamente polarizado não emitirá luz. Existem componentes em que vários LED estão dispostos sob a forma de traços ou pontos numa matriz, permitindo a apresentação de algarismos e letras (displays). As características citadas acima se apresentaram nos resultados obtidos pelos experimentos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. V.3,8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

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