[e-Book] Eletricidade Básica - ELETROTÉCNICA

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ELETRICIDADE BÁSICA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL ELETROTÉCNICA ELETROELETRÔNICA

ATIVIDADES COMPLEMENTARES


AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL ELETROTÉCNICA ELETROELETRÔNICA ATIVIDADES COMPLEMENTARES

Módulo | 1 Capítulo | Eletricidade básica Autor

| Marcos Anibal da Cunha

MiniCV Graduado em engenharia mecatrônica pela escola de Engenharia de Piracicaba.

Atuou

Telecomunicações

como (SP),

técnico técnico

em de

eletrônica instalação

na na

Enger Vésper

Telecomunicações, líder de turno na empresa EET Brasil Alumínio e Parafinas. Atualmente é instrutor de técnico em mecatrônica na ETB Enfermap Piracicaba.


ELETRICIDADE BÁSICA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL ELETROTÉCNICA | ELETROELETRÔNICA ATIVIDADES COMPLEMENTARES ____________________________________________________________________

SUMÁRIO 1

ATIVIDADES COMPLEMENTARES .................................................1 1.1 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 01...................................1 1.2 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 02................................. 12 1.3 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 03................................. 22 1.4 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 04................................. 30 1.5 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 05................................. 38

2

APÊNDICE .............................................................................. 55 2.1 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 01 .......... 55 2.2 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 02 .......... 59 2.3 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 03 .......... 61 2.4 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 04 .......... 64 2.5 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 05 .......... 66


ELETRICIDADE BÁSICA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL ELETROTÉCNICA | ELETROELETRÔNICA

1

ATIVIDADES COMPLEMENTARES

1.1 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 01 Realize estas atividades complementares e teste seu conhecimento: 01) Associe a primeira com a segunda coluna. (A) Os átomos neutros são

(

associados a

ligados ao núcleo.

(B) Carga

elétrica

é

um

fenômeno físico associado a (C) A

Teoria

Rutherford

e

Atômica Bohr

de está

associada a (D) Materiais

condutores

)

elétrons

fracamente

( ) mesma quantidade de elétrons e de prótons. (

) elétrons fortemente

ligados ao núcleo. (

) prótons e elétrons.

(E) Materiais isolantes estão

(

)

associados a

movimentam no núcleo.

estão associados a

os

elétrons

não

se

02) Analise as afirmativas abaixo e assinale (V) para verdadeira e (F) para falsa. ( ) Em uma tempestade, o raio é evidência de que o ar, uma mistura de gases, em certas condições, comporta-se como um semicondutor. (

)

Uma carga negativa e móvel, ao ser colocada em um ponto P onde existe um campo elétrico com sentido para a direita, se dirigirá para a esquerda.

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( )

Quando se atrita uma barra de vidro a uma flanela, observa-se que a barra se torna eletrizada com carga de mesmo valor absoluto ao da flanela.

( )

Diferente dos materiais condutores, os isolantes são os de boa condutividade.

( )

Quando se atrita uma barra de vidro a uma flanela, observa-se que a barra fica eletrizada. Esse fenômeno é denominado eletricidade básica.

03) Complete a cruzada a partir das respostas do quadro abaixo.

Horizontal

1.

Isac ______________________________________.

2.

Diferença de Potencial (ddp).

3.

Íon de carga positiva.

4.

Partícula que gira em torno do núcleo atômico.

1.

Utilizado para medir energia, trabalho e (J).

2.

Fenômenos resultantes da presença e do fluxo

de carga elétrica. 3. Vertical

Corrente

___________________________________. 4.

É uma das partículas que, junto ao próton, forma os

núcleos atômicos. 5.

É uma das partículas que, junto ao nêutron, forma os

núcleos atômicos. 6.

Unidade no (SI) de carga elétrica.

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2 1

E L E 2

4

T R

6

I 1

3

C I D

3 5

A D E

04) Relacione o valor da resistência em ohm da coluna 1 com a sequência de cores da coluna 2. Utilize a figura a seguir como base.

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(A) 10KΩ

(

) laranja, laranja, marrom.

(B) 150Ω

(

) vermelho, vermelho, marrom.

(C) 120Ω

(

) preto, marrom, laranja.

(D) 47kΩ

(

) azul, cinza, preto.

(E) 1kΩ

(

) preto, marrom, amarelo.

(F) 68kΩ

(

) preto, vermelho, marrom.

(G) 220kΩ

(

) vermelho, preto, verde.

(H) 2MΩ

(

) amarelo, violeta, preto.

(I) 2,4kΩ

(

) marrom, verde, marrom.

(J) 330kΩ

(

) vermelho, amarelo, vermelho.

05)

Experimento.

Experimento: Objetivo:

Medindo os valores de resistores com o multímetro. Comparar os valores nominais (Teóricos) com os valores reais (Medidos).

Equipamento: 1. Voltímetro. Materiais:

Resistores nos valores nominais de 10Ω, 100Ω, 1kΩ, 10kΩ, 100kΩ e 1MΩ. Página 4


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a.

Determine o valor de cada resistor através do código de cores e a

tolerância especificada pelo fabricante. Anote os resultados na tabela abaixo. 1° faixa

2° faixa

3° faixa

4° faixa

V.

% Toler.

V. medido

Erro

nominal

b.

Meça cada resistor com o multímetro na escala de resistência e anote o valor na tabela.

c.

Calcule a diferença (Erro) entre o valor nominal e o valor medido.

d.

Verifique se o erro está dentro do especificado pelo fabricante.

06) Experimento. Experimento: Objetivo:

Associações de resistores (série). Montar circuitos com resistores e comparar os valores calculados com os valores medidos.

Equipamento: 1. Voltímetro. 1. Protoboard. Resistores nos valores nominais de 10Ω, 15Ω, 20Ω, Materiais: 120Ω, 130Ω, 200Ω. (São valores sugeridos).

a. Com o multímetro na escala de resistência, meça o valor real de

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cada resistência e anote na tabela a seguir. Anote também o valor nominal.

Valor Nominal

Tolerância

Valor Real

Erro

b. Monte o circuito abaixo.

c.

Calcule o valor das resistências equivalentes com os valores nominais dos resistores entre os pontos indicados. Anote o resultado na tabela abaixo.

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d. Com o multímetro, meça o valor real da resistência equivalente entre mesmos pontos. Anote na tabela e compare os valores calculados com os medidos na prática. Pontos

Valor calculado

Valor medido

Erro

A–C C–D A–D A-B

07) Experimento. Experimento: Objetivo:

Associação de resistores (série). Montar circuitos com os resistores e montar os valores calculados com os valores medidos.

Equipamento: 1. Voltímetro. 1. Protoboard. Resistores nos valores nominais de 10Ω, 15Ω, 20Ω, Materiais: 120Ω, 130Ω, 200Ω (São valores sugeridos). 07.1)

Com o multímetro na escala de resistência, meça o valor real de cada resistência. Anote na tabela abaixo esse valor e o valor nominal.

07.2)

Com os valores nominais dos resistores entre os pontos indicados, calcule o valor das resistências equivalentes. Anote o valor na tabela abaixo.

07.3)

Com o multímetro, meça o valor real de resistência equivalente entre os mesmos pontos. Anote na tabela abaixo e compare os valores calculados com os medidos na prática.

07.4)

A partir dos resultados obtidos, responda as questões abaixo.

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07.4.1) Por que há diferença entre o valor calculado e o valor medido? 07.4.2) Por que a resistência equivalente é diferente em pontos dessemelhantes do circuito C-D e A-D?

Pontos

Valor calculado

Valor medido

Erro

A–C C–D E–F D–F

07.5)

Conclusões. 07.5.1)

Por que há diferença entre valor calculado e valor medido?

07.5.2)

Por que, em pontos diferentes do circuito (C-D, D-F e

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E-F), a resistência equivalente é igual? 08. Experimento. Experimento:

Associação de resistores (mista).

Equipamento: 1. Voltímetro. 1. Protoboard. Resistores nos valores nominais de 2Ω, 5Ω, 10Ω, 12Ω, Materiais: 13Ω, 15Ω (São valores sugeridos). 08.1)

Monte o circuito a seguir e meça entre os pontos A e B.

08.2)

Com os valores nominais dos resistores, calcule o valor das resistências equivalentes entre os pontos A e B.

08.3)

09.

Compare e justifique os resultados obtidos.

Situação problema.

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Uma oficina precisa montar o circuito abaixo para solucionar o defeito do equipamento de um cliente no prazo de 3 horas. Ao verificar os resistores, os funcionários da oficina perceberam que não havia os de 15Ω e de 13Ω e, para comprá-los, a entrega ocorreria do prazo de 10 horas.

09.1)

Faça os cálculos utilizando os resistores de valor comercial e aplique os conhecimentos adquiridos nas aulas sobre associações de resistores, para conseguir valores de resistência equivalentes que possam substituir os resistores de 13Ω e de 15Ω. Alguns valores de resistores sugeridos são 2Ω, 3.9Ω, 6.2Ω, 6.8Ω, 9.1Ω, 18Ω, 20Ω, 30Ω.

09.2)

Calcule os valores de resistência equivalente entre os pontos A e B, conforme está no circuito. Depois disso, conforme as modificações necessárias para a substituição dos resistores de 13 Ω e 15 Ω, os resultados devem ser iguais.

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09.3) Responda a questão abaixo a partir dos resultados obtidos. 09.3)1.

Existe apenas uma maneira de associar os resistores

para alcançar os valores desejados?

10.

Situação problema.

Monte o circuito abaixo a partir da situação apresentada no item 8, com os resistores equivalentes determinados pelo cálculo. Depois disso, meça com o multímetro a resistência equivalente e compare os resultados (teórico e prático).

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1.2 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 02 Realize estas atividades complementares e teste seu conhecimento: 11) Experimento. Experimento: Equipamento: Materiais:

11.1)

Queda de tensão sobre resistores. Fonte de tensão. Multímetro. Protoboard. Resistores (300Ω, 510Ω, 1kΩ, 2kΩ). Protoboard.

Monte o circuito abaixo.

11.2) Com o multímetro, meça a Tensão sobre cada resistor e anote os valores na tabela a abaixo. Resistor

Tensão Medida

R1 R2 R3 R4 Soma das Tensões

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11.3)

Responda à questão abaixo a partir dos resultados obtidos: 11.3.1) O que acontece quando se aplica uma tensão sobre resistores interligados em série?

12) Experimento. Experimento: Equipamento: Materiais: 12.1)

Queda de tensão sobre resistores em paralelo Fonte de tensão. Multímetro. Protoboard. Resistores (300Ω, 510Ω, 1kΩ, 2kΩ). Protoboard.

Monte o circuito abaixo.

12.2) Com o multímetro, meça a Tensão sobre cada resistor e anote os valores na tabela a abaixo.

Resistor

Tensão Medida

R1 R2 R3 R4

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12.3)

Responda a questão abaixo a partir dos resultados obtidos. 12.3.1) O que acontece quando se aplica uma tensão sobre resistores interligados em paralelo?

13) Experimento.

Experimento:

Lei de Ohm: cálculo da corrente do circuito. Fonte de tensão.

Equipamento:

Multímetro. Protoboard.

Materiais:

13.1)

Resistor (51Ω).

Monte o circuito abaixo.

13.1.1) Calcule, através da lei de Ohm, o valor da corrente que percorre pelo circuito. 13.1.2)

Abra o circuito e, com um multímetro na escala de corrente, meça o valor da corrente que percorre pelo circuito.

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13.1.3) Compare os valores (calculado e medido).

14) Experimento. Experimento:

Lei de Ohm: cálculo da tensão do circuito. Fonte de tensão variável.

Equipamento:

Multímetro. Protoboard.

Materiais:

14.1)

Resistor (51Ω). Fios.

Monte o circuito abaixo.

14.1.1) Calcule, através da lei de Ohm, o valor da tensão da fonte para a corrente indicada (0,13A). 14.1.2) Abra o circuito e, com um multímetro na escala de corrente, conecte-o nos pontos A e B e varie a tensão da fonte até que se meça no multímetro a corrente indicada (0,13 A). 14.1.3) Faça a leitura do valor da tensão indicada na fonte Página 15


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neste momento. 14.1.4) Compare os valores (calculado e medido). 15) Experimento. Experimento:

Estrela-triângulo.

Equipamento:

Multímetro.

Materiais:

3 resistores e 1Ω.

15.1)

Monte o circuito da figura abaixo.

15.2) Meça o valor da resistência entre os pontos relacionados na tabela.

Pontos

ab

ac

bc

Resistência (Ω)

15.3) Calcule os valores das resistências RAB, RBC

e

RCA utilizando as

fórmulas abaixo para que se consiga o mesmo valor de resistência entre os pontos AB, BC e BV na configuração Triângulo, conforme a figura. RAB = (Ra.Rb + Rb.Rc + Rc.Ra) / Rc

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RBC = (Ra.Rb + Rb.Rc + Rc.Ra) / Ra RCA = (Ra.Rb + Rb.Rc + Rc.Ra) / Rb

16) Experimento. Experimento:

Triângulo-estrela

Equipamento:

Multímetro.

Materiais:

3 resistores 3Ω.

16.1)

Monte a figura abaixo.

16.2)

Meça o valor da resistência entre os pontos relacionados na

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tabela. Pontos

ab

ac

bc

Resistência (Ω)

16.3)

Calcule os valores das resistências RAB, RBC

e

RCA utilizando as

fórmulas a seguir, para que se consiga o mesmo valor de resistência entre os pontos AB, AC e BC na configuração Estrela, conforme a figura.

Ra = RAB . RCA / (RAB + RBC + RCA) Rb = RAB . RBC / (RAB + RBC + RCA) Rc = RBC . RCA / (RAB + RBC + RCA)

17) Calcule, seguindo os passos abaixo, a potência dissipada no resistor, dado que um resistor de 10kΩ é percorrido por uma corrente de 2mA. 17.1) Calcule a potência utilizando a fórmula (P=R*I²). 17.2) Calcule a tensão que deve ser aplicada ao resistor para que a

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corrente seja de 2mA. 17.3) Monte o circuito em um protoboard e, com um Wattímetro, realize a medida da potência dissipada e compare os valores (calculado e medido).

18)

Calcule, seguindo os passos abaixo, a potência dissipada em um resistor de 2 kΩ, no qual é aplicada uma tensão de 20V. 18.1)

Calcule a potência utilizando a fórmula (P=V²/R).

18.2)

Monte o circuito em um protoboard e, com um Wattímetro, realize a medida da potência dissipada e compare os valores (calculado e medido).

19) Seguindo os passos abaixo, calcule a potência dissipada no resistor, dado que, a um resistor, aplica-se uma tensão de 22 V, resultando em uma corrente de 0,1 A que percorre o circuito.

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19.1) Calcule a potência utilizando a fórmula (P=V*I). 19.2) Calcule o valor do resistor para manter os valores de tensão e de corrente citados. 19.3) Monte o circuito em um protoboard e, com um Wattímetro, realize a medida da potência dissipada e compare os valores (calculado e medido).

20) Experimento. Experimento: Equipamento: Materiais:

Corrente e tensão em circuitos série. Multímetro. Protoboard. Resistores (30Ω, 100Ω, 150Ω). Fios.

Desenvolvimento: monte o circuito abaixo.

20.1) Meça com o multímetro, na escada de volts (VDC), a queda de tensão sobre cada resistor (R1, R2 e R3). Anote o valor na tabela. 20.2) Com o multímetro na escala de Corrente (IDC), abra o circuito nos pontos A, B, C, D e meça a corrente que circula nestes pontos. Anote os resultados na tabela.

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VR1

VR2

Vr3

Ia

Ib

Ic

Id

20.3) Calcule as quedas de tensão sobre os resistores e a corrente que circula pelo circuito. Compare os resultados com os valores medidos.

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1.3 ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 03 Realize estas atividades complementares e teste seu conhecimento: 21)

Experimento. Corrente e tensão em circuitos paralelos.

Experimento: Equipame nto:

Multímetro. Protoboard.

Materiais:

Resistores (30Ω, 100Ω, 150Ω). Fios.

Desenvolvimento: monte o circuito abaixo.

21.1) Meça com o multímetro, na escala de volts (VDC), a queda de tensão sobre cada resistor (R1, R2 e R3). Anote o valor na tabela. 21.2) Com o multímetro na escala de Corrente (IDC), abra o circuito nos pontos A, B, C, D e meça a corrente que circula nestes pontos. Anote os resultados na tabela.

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VR1

VR2

Vr3

I

I1

I2

I3

21.3) Calcule as quedas de tensão sobre os resistores e a corrente que circula pelo circuito. Compare os resultados com os valores medidos.

22) Experimento. Experimento: Equipamento:

Lei de Kirchhoff. Microcomputador com software de simulação de circuitos instalado.

Procedimentos:

22.1)

Monte o circuito abaixo em laboratório com um software de circuitos eletrônicos. Faça a medição das correntes que circulam e das quedas de tensão sobre cada resistor.

22.2)

Calcule as correntes que circulam e as quedas de tensão sobre cada resistor através da Lei de Kirchhoff.

22.3)

Faça a comparação com os resultados calculados através da Lei de Kirchhoff e os verificados no software de simulação.

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23) Lei de Kirchhoff. 23.1) Calcule as correntes I1, I2 e I3 (0.03, 0.02 e 0.05), aplicando as leis de Kirchhoff. Anote na tabela. 23.2) Monte o circuito no protoboard e meça as correntes I1 (abrindo o circuito no ponto A), I2 (abrindo o circuito no ponto B) e I3 (abrindo o circuito no ponto C).

Corrente

Valor Medido

Valor Calculado

I1 I2 I3

24) Experimento.

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Experiment

Método de superposição.

o: Equipamento: Materiais:

Fonte de tensão. Multímetro. 1 resistor 1 k Ω.

24.1) Determine as correntes do circuito abaixo. Utilize o método da superposição de efeitos.

24.2)

Monte o circuito, faça a medida da corrente e compare com o valor calculado no item A.

25) Experimento. Experimento: Equipamento: Materiais:

Teorema de Thévenin. Fonte de tensão. Multímetro. Resistores 500 e 300 Ω.

25.1) Determine, no circuito abaixo, o equivalente de Thévenin entre os pontos A e B. 25.2) Desenhe o circuito equivalente Thévenin.

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25.3)

Monte o circuito, faça a medida da Tensão entre os pontos A e B e compare com o valor calculado no item A.

26) Com os valores das correntes calculadas e medidas no exercício 19, determine quais fontes de tensão são geradores e quais são receptores. Justifique a sua resposta.

27) Relacione a primeira com a segunda coluna. (A) Eletrostática

( )

estuda as cargas elétricas em movimento.

( ) (B) Prótons

estuda os fenômenos elétricos relacionados com os fenômenos magnéticos.

(C) Magnetismo (D) Nêutrons

( ) estuda os fenômenos provocados pelas cargas elétricas em repouso. (

) estuda os fenômenos provocados pelos ímãs.

(E) Eletrodinâmica

(

) possuem cargas elétricas positivas.

(F) Eletromagnetismo

(

) possuem carga elétrica neutra.

(G) Elétrons

(

) possuem cargas elétricas negativas.

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28) Experimento. Corrente Contínua e Corrente Alternada.

Experimento:

Osciloscópio. Multímetro

Equipamento:

Transformador 127/220 V para 6,12 ou 24. Fonte de tensão variável DC.

Procedimento: 28.1) Alimente o transformador e meça com o multímetro a tensão na saída. Anote o valor da tensão de saída. 28.2) Meça a saída do transformador com o osciloscópio e anote os valores de pico verificados. Desenhe a forma do sinal. 28.3) Ajuste a fonte de tensão DC até atingir o mesmo valor de tensão obtido na saída do transformador (com o multímetro), depois, meça a saída da fonte DC com o osciloscópio. Desenhe a forma do sinal. 28.4) Compare os sinais (Contínuo e Alternado). 28.5) Responda à questão abaixo a partir dos resultados obtidos. 28.5.1) Por que, no multímetro, é possível verificar o mesmo valor de tensão e, no osciloscópio, há uma diferença entre os valores máximos de cada tensão?

29) Experimento. Experiment

Associação de baterias em série.

o: Equipamen

4 pilhas (1,5 V).

to: Materiais:

Multímetro.

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Procedimento: interligue as quatro pilhas conforme mostrado na figura a seguir.

29.1) Com o multímetro, realize as medidas de tensão entre os pontos indicados e anote os resultados na tabela.

Pontos

AB

BC

CD

DE

AC

AE

Volts (V)

30) Experimento. Experimento

Associação de baterias em paralelo.

: Equipament

Multímetro.

o: Materiais:

4 pilhas (1,5 V).

Procedimento: interligue as quatro pilhas conforme mostrado na figura abaixo.

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30.1) Com o multímetro, realize medidas de tensão entre os pontos indicados e anote os resultados na tabela. Pontos

AB

CD

EF

GH

AC

AE

Volts (V) 30.2) Responda à questão abaixo a partir dos resultados obtidos. 30.2.1) Qual a vantagem da associação de fontes em série e em paralelo?

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1.4

ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 04 Realize estas atividades complementares e teste seu conhecimento:

31) Circuitos em série. 31.1) Calcule a corrente do circuito, as quedas de tensão e a potência dissipada em cada resistor.

31.2) Monte o circuito da figura e meça a queda de tensão, a potência dissipada sobre cada resistor e a corrente do circuito. Compare os resultados com os valores calculados.

32) Circuitos em paralelo. 32.1) Calcule a corrente do circuito, as quedas de tensão e a potência dissipada em cada resistor.

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32.2) Monte o circuito da figura e meça a queda de tensão, a potência dissipada sobre cada resistor, a corrente do circuito e a corrente que flui através de cada resistor. Compare os resultados com os valores calculados.

33) Resistência interna de uma fonte.

33.1) Monte o circuito da figura acima. 33.2) Com um multímetro, meça o valor da tensão sobre o resistor. 33.3) Desconsiderando a resistência interna do multímetro, calcule o valor da resistência interna da fonte.

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34) Ponte de Wheatstone A ponte de Wheatstone é utilizada para medir a resistência interna de um amperímetro M. Sabendo disso, monte o circuito da figura abaixo e varie o potenciômetro até o valor da corrente no amperímetro G ser 0. Meça o valor da resistência no potenciômetro e calcule o valor da resistência interna do amperímetro M.

35) Teorema de Norton 35.1) Calcule a tensão sobre o resistor R5 utilizando o Teorema de Thévenin.

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35.2) Monte o circuito da figura e meça o valor da tensão sobre o resistor R5. Compare os resultados (medido e calculado).

36) Teorema de Norton. 36.1) Calcule a tensão sobre o resistor de 50 Ω utilizando o Teorema de Thévenin.

36.2) Monte o circuito da figura e meça o valor da tensão sobre o resistor R5. Compare os resultados (medido e calculado).

37) Experimento. Experimento:

Capacitores

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Multímetro ou capacímetro.

Equipamento:

Protoboard. Capacitores de 2,2 μF.

Materiais:

Procedimentos 37.1) Calcule a capacitância entre os pontos A e B do circuito acima. 37.2) Monte o circuito acima e, com o auxílio de um multímetro com função de medir capacitância, meça o valor da capacitância do circuito e compare com o valor calculado.

38) Experimento. Experimento: Equipamento: Materiais:

Capacitores em paralelo. Multímetro ou capacímetro. Protoboard. Capacitores de 2,2μF e 1μF

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Procedimentos: 38.1) Calcule a capacitância entre os pontos A e B do circuito acima. 38.2) Monte o circuito acima e, com o auxílio de um multímetro com função de medir capacitância, meça o valor da capacitância do circuito e compare com o valor calculado.

39) Experimento. Experimento:

Capacitores em série e paralelo.

Equipamento: Materiais:

Multímetro ou capacímetro. Protoboard. Capacitores de 2,2μF e 1μF.

Procedimentos: 39.1) Calcule a capacitância entre os pontos A e B do circuito acima. 39.2) Monte o circuito acima e, com o auxílio de um multímetro com função de medir capacitância, meça o valor da capacitância do circuito e compare com o valor calculado.

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40) Situação problema. Os

funcionário

de

uma

oficina,

para

entregar

um

equipamento

funcionando a um cliente, precisou de um capacitor de 4μF.

Quando

verificaram a tabela abaixo, notaram que esse não era um valor comercial de capacitores.

Utilizando a mesma tabela, escolha dois capacitores que possam resolver o problema, quando interligados em paralelo, e responda às questões abaixo. 1.0F

1.1F

1.2F

1.3F

1.5F

1.6F

1.8F

2.0F

2.2F

2.4F

2.7F

3.0F

3.3F

3.6F

3.9F

4.3F

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1.0F

1.1F

1.2F

1.3F

4.7F

5.1F

5.6F

6.2F

6.8F

7.5F

8.2F

9.1F

40.1) Demonstre a solução através de cálculos. 40.2) Monte a associação e meça o resultado com um multímetro com a função para medir a capacitância, ou com um capacímetro.

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ELETRICIDADE BÁSICA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL ELETROTÉCNICA | ELETROELETRÔNICA

1.5

ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 05 Realize estas atividades complementares e teste seu conhecimento:

41) Situação problema. Uma oficina, para entregar um equipamento funcionando a um cliente, precisou de um capacitor de 5,4 μF. Quando verificaram a tabela abaixo, notaram que esse não era um valor comercial de capacitores.

Utilizando a mesma tabela, escolha três capacitores que possam resolver o problema quando interligados em série/paralelo, conforme o esquema do circuito da figura.

1.0F

1.1F

1.2F

1.3F

1.5F

1.6F

1.8F

2.0F

2.2F

2.4F

2.7F

3.0F

3.3F

3.6F

3.9F

4.3F

4.7F

5.1F

5.6F

6.2F

6.8F

7.5F

8.2F

9.1F

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41.1) Demonstre a solução através de cálculos. 41.2) Monte a associação e meça o resultado com um multímetro que tenha a função de medir capacitância, ou com um capacimetro.

42) Experimento. Experimento:

Reatância Capacitiva

Equipamento:

Osciloscópio.

Materiais:

Capacitores 1μ e 2,2μ (300 V)

42.1)

Calcule a capacitância equivalente C, a reatância capacitiva total XCT e a corrente total I.

42.2)

Monte o circuito e, com o auxílio de um osciloscópio, verifique a corrente do circuito e a tensão sobre cada capacitor.

43) Experimento. Experimento: Equipamento:

Indutor Multímetro.

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1. Transformador 127/24 V. Materiais:

1. Resistor 300Ω. 1. Indutor 1 H.

43.1) Monte o circuito da figura acima e meça a queda de tensão sobre o resistor, o indutor e a corrente que percorre o circuito. 43.2) Calcule XL, as quedas de tensão sobre o resistor, o indutor e a corrente, e compare com os valores medidos no item A.

44) Experimento. Experimento: Equipamento:

Indutor Multímetro. 1. Um transformador 127/24 V.

Materiais:

1. Resistor 300Ω. 1. Capacitor 6,8μ F.

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44.1) Monte o circuito da figura acima e meça a queda de tensão sobre o resistor, o capacitor e a corrente que percorre o circuito. 44.2) Calcule Xc, as quedas de tensão sobre o resistor, o capacitor e a corrente, e compare com os valores medidos no item A.

45) Experimento. Experimento: Equipamento:

Circuito RLC Multímetro. 1. Transformador 127/24 V.

Materiais:

1. Resistor 300Ω. 1. Indutor 1 H. 1. Capacitor 6,8μ F.

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45.1)

Monte o circuito da figura acima e meça a queda de tensão sobre o resistor, o capacitor, o indutor e a corrente que percorre o circuito.

45.2)

Calcule XL, Xc e as quedas de tensão sobre o resistor, o indutor e a corrente. Compare os resultados com os valores medidos no item A.

46) Associe as colunas.

(A) Multímetro. (B) Voltímetro. (C) Indutor. (D) Ohmimetro. (E) Indutância. (F) Capacitância.

( ) Diretamente proporcional à frequência do sinal. (

)

Medida

de

resistência

de

circuitos

não

puramente resistivos. ( ) Provoca defasagem atrasando a tensão. ( ) Inversamente proporcional à frequência do sinal. ( ) Oferece resistência ao fluxo de corrente elétrica. ( ) Provoca defasagem adiantando a tensão.

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(G) Capacímetro.

( ) Capaz de medir as formas de ondas de um sinal.

(H) Osciloscópio.

( ) Para medir Resistência elétrica

(I) Resistor.

( ) Aparelho com várias opções de medidas.

(J) Amperímetro. (K) Capacitor. (L) Impedância.

(

) Efetua-se a medição, conectando-o em paralelo com o ponto a ser medido.

( ) Efetua-se a medição, conectando-o em série com o ponto a ser medido. ( ) Apresenta resultado da medida em farads (F).

47) Experimento. Experimento:

Amperímetro em Corrente Alternada

Objetivo:

Familiarização com o uso do amperímetro.

Equipamento:

Amperímetro. 4 lâmpadas de 200W/127V; 150W/127V; 100W/127V e 60W/127V.

Materiais:

4 soquetes. Fios para a ligação.

Fórmula para o cálculo da resistência de cada lâmpada: R=U²/P, onde U e P são valores nominais.

Circuito simples - Montagem o circuito com uma lâmpada (escolher aleatoriamente). - Cálculo do valor teórico da corrente. - Medição da corrente com o amperímetro em série com o circuito. - Lançamento dos resultados na tabela.

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Circuito série - Montagem o circuito série (escolher as lâmpadas aleatoriamente). - Cálculo do valor teórico da corrente. - Medição da corrente com amperímetro em série com o circuito. - Lançamento dos resultados na tabela.

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ELETRICIDADE BÁSICA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL ELETROTÉCNICA | ELETROELETRÔNICA ATIVIDADES COMPLEMENTARES _______________________________________________________________________

Circuito paralelo - Montagem do circuito paralelo (escolher as lâmpadas aleatoriamente). - Cálculo dos valores teóricos das correntes. - Medição das três correntes com o amperímetro. - Lançamento dos resultados na tabela.

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ELETRICIDADE BÁSICA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL ELETROTÉCNICA | ELETROELETRÔNICA ATIVIDADES COMPLEMENTARES _______________________________________________________________________

Circuito misto - Montagem do circuito misto (escolher as lâmpadas aleatoriamente). - Cálculo dos valores teóricos das correntes. - Medição das três correntes com o amperímetro. - Lançamento dos resultados na tabela.

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47.1)

Responda à questão abaixo a partir dos resultados obtidos. 47.1.1) Explique as diferenças entre os valores medidos e calculados e o motivo de, em algumas configurações, as lâmpadas perderem a sua intensidade luminosa.

48) Experimento. Experimento:

Voltímetro em Tensão Alternada

Objetivo:

Familiarização com o uso do voltímetro.

Equipamento: Materiais:

Voltímetro. 4 lâmpadas de 200W/127V; 150W/127V; 100W/127V e 60W/127V.

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4 soquetes. Fios para a ligação. Cálculo da resistência de cada lâmpada: R = U²/P, onde U e P são valores nominais.

Circuito simples - Montagem do circuito com uma lâmpada (escolher aleatoriamente). - Cálculo do valor teórico da tensão. - Medição da tensão com o voltímetro em paralelo com o circuito. - Lançamento dos resultados na tabela.

Circuito série - Montagem do circuito série (escolher as lâmpadas aleatoriamente).

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- Cálculo dos valores teóricos das tensões. - Medição das tensões com o voltímetro em paralelo. - Lançamento dos resultados na tabela.

Circuito paralelo - Montagem do circuito paralelo (escolher as lâmpadas aleatoriamente). - Cálculo dos valores teóricos das tensões. - Medição das tensões com o voltímetro em paralelo.

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- Lançamento dos resultados na tabela.

Circuito misto - Montagem do circuito misto (escolher as lâmpadas aleatoriamente). - Cálculo dos valores teóricos das tensões. - Medição das tensões com o voltímetro em paralelo. - Lançamento dos resultados na tabela.

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48.1) Responda à questão abaixo a partir dos resultados obtidos. 48.1.1) Explique as diferenças entre os valores medidos e calculados, e o motivo de, em algumas configurações, as lâmpadas perderem sua intensidade luminosa.

49) Experimento.

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Objetivo: Comprovar os Teoremas de Thévenin e de Norton.

Equipamentos: 2 fontes de tensão CC 1 multímetro

Material 1 resistor de 200

/4 W

1 resistor de 1k5

/4 W

1 resistor de 6k8

/8 W

Procedimentos 49.1) Monte o circuito acima com: V1 = 20 V V2 = 10 V R1 = 1k5

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R2 = 6k8 RL = 200

49.2)

Calcule, pelo método de Kirchhoff, os valores de IL e

49.3)

Meça os valores de IL e

VRL.

VRL.

49.4) Calcule o equivalente de Thévenin e desenhe o circuito equivalente. 49.5) 49.6)

Compare os valores teóricos com os medidos. Calcule o equivalente de Norton e desenhe o circuito equivalente.

49.7)

Compare os valores teóricos com os medidos.

50) Experimento. Objetivo: Verificar experimentalmente o comportamento da Impedância em função da frequência num circuito RLC em série.

Equipamentos Página 53


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Gerador de sinais. Osciloscópio.

Material 1 resistor de 1k

/2 W.

1 capacitor de poliéster de 22nF.

Procedimentos 50.1) Monte o circuito acima ajustando o gerador de sinais para 5 VPP, onda senoidal. 50.2) Meça a tensão pico a pico no resistor para as seguintes frequências: f (kHz): 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28 e 30. 50.3) Calcule a respectiva corrente para cada valor de tensão pico a pico. 50.4) Calcule, com os valores das tensões no resistor, a impedância do círculo. 50.5) Construa o gráfico Z = f (frequência). 50.6) Compare os valores obtidos na prática com os valores teóricos.

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2

APÊNDICE

2.1 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 01

01) D, A, E, B, C.

02) F, V, V, F, V.

03) 2 1

N

E

W

T

O

N

S

A

L E 2

1

4

E

N

R

E

6

I

U

C

C

A

T

J

I

3

R

A

D

E

O

5

L

U

A

L

S

P

O

L

D

E

R

B

E

T

O

S

E

3

T

4

L

R

I

O

O

N

U

R

T

I

O

C

N

A

S

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04)

J-G -E -F -A -C- H- D- B- I

05) 1° faixa

marrom marrom marrom marrom marrom marrom

2° faixa

preto preto preto preto preto preto

3° faixa

4° faixa

V. nominal

% Toler.

preto Marrom vermelho laranja amarelo verde

Ouro/prata Ouro/prata Ouro/prata Ouro/prata Ouro/prata Ouro/prata

10 Ω 100 Ω 1 kΩ 10 kΩ 100 kΩ 1MΩ

5/10% 5/10% 5/10% 5/10% 5/10% 5/10%

V. medido

Medir Medir Medir Medir Medir Medir

Erro

Calc. Calc. Calc. Calc. Calc. Calc.

06) A– Valor Nominal 10 Ω 15 Ω 20 Ω 120 Ω 130 Ω 200 Ω

Tolerância 5/10% 5/10% 5/10% 5/10% 5/10% 5/10%

Valor Real Medir

Erro Calcular

Valor calculado 135 Ω 20 Ω 155 Ω 495 Ω

Valor medido Medir

Erro calcular

B– Pontos A–C C–D A–D A-B

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07) A– Valor Nominal 10 Ω 15 Ω 20 Ω 120 Ω 130 Ω 200 Ω

Tolerância 5/10% 5/10% 5/10% 5/10% 5/10% 5/10%

Valor Real Medir

Erro Calcular

Valor calculado 15 Ω 70 Ω 70 Ω 70 Ω

Valor medido

Erro

B– Pontos A–C C–D E–F D–F 08) 32 Ω

09) Para o resistor de 13 Ω posso associar os resistores de 6,2 Ω e 6,8 Ω em série. Para o resistor de 15 Ω posso associar dois resistores de 30 Ω em paralelo.

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10) Deve montar o circuito e medir a resistência equivalente e comparar com o calculado.

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2.2 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 02 11) Resistor

Tensão Medida

R1

≃ 1,9 V

R2

≃ 3,21 V

R3

≃ 6,3 V

R4

≃ 12,6 V

Soma das Tensões Quando se aplica uma tensão sobre resistores interligados em série a soma da queda de tensão sobre cada resistor será igual AA tensão da fonte. 12) Resistor

Tensão Medida

R1

24 V

R2

24 V

R3

24 V

R4

24 V

Quando se aplica uma tensão sobre resistores interligados em paralelo todos os resistores receberão o mesmo valor de tensão da fonte. 13)

A – ≃117,3 mA B – Deve montar o circuito e medir a corrente.

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14) A – ≃6,63 V B – Deve montar o circuito e medir a corrente.

15) Pontos

ab

ac

bc

Resistência (Ω)

≃2kΩ

≃2kΩ

≃2kΩ

16) Pontos

ab

ac

bc

Resistência (Ω)

≃2kΩ

≃2kΩ

≃2kΩ

17) A – 40 mW B – 20 V C – Montar o circuito e efetuar as medidas. 18) A – 200 mW B – Montar o circuito e efetuar as medidas. 19) A – 0.22 W B – 220 Ω C – Montar o circuito e efetuar as medidas 20) VR1

VR2

Vr3

Ia

Ib

Ic

I

≃ 0.64 V

≃2,14 V

≃3,22 V

≃ 21 m A

≃ 21 m A

≃ 21 m A

≃ 21 m A

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2.3 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 03 21) VR1

VR2

Vr3

I

I1

I2

I3

6V

6V

V

0,13 A

0,06 A

0,04 A

0,03 A

22) Lei dos nós Equação 01 Lei das malhas para a malha 1

Equação 02 Lei das malhas para a malha 2

Equação 03

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Equação 04 =>

Equação 05

23) Corrente

Valor

Valor

Medido

Calculado

I1

≃ 44.1 m A

I2

≃ 4.7 m A

I3

≃ 48.8 m A

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24) 0,06 m A 25) RTh =750 Ω VTh = 20 V 26)

4 V e 12 V Geradores 2 V e 6 V Receptores

27) E – F – A – C – B – D – G 28) Conclusão: O multímetro mede o valor RMS (eficaz) enquanto que no osciloscópio podemos verificar todos os valores pelo qual o sinal oscila. 29) Pontos

AB

Volts (V)

1,5 V

BC 1,5 V

CD 1,5 V

DE 1,5 V

AC

AE

3,0 V

6,0 V

AC

AE

30) Pontos

AB

Volts (V)

1,5 V

CD 1,5 V

EF 1,5 V

GH 1,5 V

1,5 V

1,5 V

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2.4 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 04

31) I = 119 mA V1 = 2,37 V V2 = 3,56 V V3 = 6,06 V 32) R1 – 12 V

e 7,2 W

R2 – 12 V

e 4,8 W

R3 – 12 V

e 2,82 W

33) Depende da medida 34) Depende da medida E o valor em M será igual ao encontrado no potenciômetro. 35) Rn = 4,3 k Vn = 12 V 36) 0,81 A 37) 1,1 μF 38) 3,2 μF 39) 2,0 μF

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40) Associando dois capacitores de 2μF teremos o mesmo comportamento de um de 4 μF.

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BIOSSEGURANÇA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA MASSOTERAPIA

2.5 GABARITO DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES | AULA 05

41) Uma das soluções é a associação indicada abaixo.

Ou

42) Ceq. 688 pF Xc= 3855 Ω 43) XL = 377 Ω VR = 10.64 V VL = 13,36 V 44) Xc = 390 Ω VR = 10.44 V Vc = 13,56 V

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BIOSSEGURANÇA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA MASSOTERAPIA ATIVIDADES COMPLEMENTARES ________________________________________________________________________________

45) Xc = 390 Ω XL = 377 Ω VR = 6,75 V Vc = 8,77 V VL = 8,48 V 46) E- L – K – F – I – C – H – D – A – B – J – F - G 47) Circuito simples

Valor da resistência calculada – R= 107,57 Ω Lâmpada L1

Potencia (W) 150

Tensão (V) 127

I(A)

I(A)

medida

calculado

Medir

≃ 1,18 A

Circuito Série

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BIOSSEGURANÇA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA MASSOTERAPIA ATIVIDADES COMPLEMENTARES ________________________________________________________________________________

Resistência da lâmpada L2. R=80,65 Ω Lâmpada

Potencia (W)

Tensão (V)

I(A)

I(A)

medida

calculado

L1

150

127

Medir

≃ 0,675 A

L2

200

127

Medir

≃ 0,675 A

Circuito paralelo Lâmpada

Potencia (W)

Tensão (V)

I(A)

I(A)

medida

calculado

L1

150

127

Medir

≃ 1,18 A

L2

200

127

Medir

≃ 0,675 A

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BIOSSEGURANÇA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA MASSOTERAPIA ATIVIDADES COMPLEMENTARES ________________________________________________________________________________

Circuito misto Resistência da lâmpada L3 – R = 161,3 (Ω) Lâmpada

Potencia (W)

Tensão (V)

I(A)

I(A)

medida

calculado

L1

150

127

Medir

≃ 0,787 A

L2

200

127

Medir

≃ 0,524 A

L3

100

127

Medir

≃ 0,262 A

48) Cálculo das resistências das lâmpadas 150W/127V – R=107,57 (Ω)

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BIOSSEGURANÇA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA MASSOTERAPIA ATIVIDADES COMPLEMENTARES ________________________________________________________________________________

200W/127V – R= 80,65 (Ω) 100W/127V – R = 161,3 (Ω) 60W/127V. – R = 288,82 (Ω) Circuito Simples

Lâmpada

Potencia (W)

L1

Vab. Medido

150

Vab. Calculado

Medir

127

Circuito Série

Lâmpada

(V)

Potencia

(V)

(V)

(W) L1

150

Medido

Calc.

Medid

Calc.

o L2

200

72,58

Medid

Calc.

o 54,42

127

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BIOSSEGURANÇA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA MASSOTERAPIA ATIVIDADES COMPLEMENTARES ________________________________________________________________________________

Circuito Paralelo

Lâmpada s

Potencia (W)

L1 / L2

Vab. Medido

150 / 200

Vab. Calculado

Medir

127

Circuito Misto

Lâmp/Pot.(

Lâmp/Pot.(

W)

W)

L1/150

L3/100

(V) Medid

Calc.

(V) Medid

Calc.

(V) Medid

Calc.

Página 71


BIOSSEGURANÇA, MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA MASSOTERAPIA ATIVIDADES COMPLEMENTARES ________________________________________________________________________________

o L2/200

L4/60

o 30,3

o 15,17

81,4

5

8

49) IL ≃ 12,6 mA VL ≃ 2,52 V 50) Tesão em R ( Ω)

Corrente (mA)

Impedância ( Ω)

1,07

1,07

4681,79

1,70

1,7

2935,10

2,09

2,09

2394,73

2,32

2,32

2155,95

2,45

2,45

2037,80

2,53

2,53

1979,97

2,56

2,56

1956,60

2,56

2,56

1954,77

2,54

2,54

1967,31

2,51

2,51

1989,90

2,48

2,48

2019,80

2,43

2,43

2055,18

2,39

2,39

2094,78

2,34

2,34

2137,70

2,29

2,29

2183,27

Página 72



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