Relatório 01 09 amperímetro

Universidade do Estado do Amazonas Escola Superior de Tecnologia Engenharia Elétrica – Laboratório de Circuitos

RELATÓRIO EXPERIMENTO 01/09 Amperímetro Frank Junior Lucas Correia Renan Araújo Janzen

Manaus (AM) - 2017

SUMÁRIO INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 3 1

Objetivos ........................................................................................................ 4

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Referencial Teórico ........................................................................................ 4 2.1 Amperímetro ............................................................................................... 4 2.2 Galvanômetro de Bobina Móvel (Amperímetro) ....................................... 4 2.3 Construção de um amperímetro: ................................................................ 5

3

Experiência ..................................................................................................... 6 3.1 Materiais e Equipamentos utilizados: ......................................................... 6 3.1.1 Equipamentos: ..................................................................................... 6 3.1.2 Materiais: ............................................................................................. 6 3.2 Procedimento Experimental: ...................................................................... 6 3.2.1 1º Experimento: ................................................................................... 6 3.2.2 2º Experimento: ................................................................................... 7 3.3 Resultados Obtidos: .................................................................................... 7 3.3.1 1º Experimento: ................................................................................... 7 3.3.2 2º Experimento: ................................................................................... 8 3.4 Cálculos: ..................................................................................................... 9 3.5 Discursão sobre os resultados:.................................................................. 10 3.5.1 Experimento 1: .................................................................................. 10 3.5.2 Experimento 2 ................................................................................... 10 3.6 Questões: .................................................................................................. 11

4

Conclusão ..................................................................................................... 13

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 14

INTRODUÇÃO Compreender o comportamento da corrente gerada por um diferencial de potencial é de extrema importância para um qualquer pessoa que trabalhe com circuitos elétricos, assim como também é importante compreender as consequências de sua existência e como este fenômeno da natureza deve ser estudado em pequenas e em grandes escalas.

Para um estudante ou profissional da área de eletricidade é importante compreender como se dá a aplicação das consequências da existência de corrente no dia a dia, como o efeito Joule que é a dissipação de energia elétrica em um condutor através do atrito entre os elétrons. Este efeito pode ser encontrado em: ferros elétricos, chuveiros elétricos, pranchas alisadoras, fornos elétricos e vários outros equipamentos ou eletrodomésticos.

Além da aplicação é necessário compreender as leis e teorias por trás desses fenômenos, como a lei de Ohm, divisão de tensão e de corrente, comportamento da potência e entre outras. Finalmente, é necessário compreender o funcionamento e o manuseio dos aparelhos que são fábricados para possibilitar realizar medições desses fenômenos e de constatar as leis e teorias descobertas.

A potência, por conta das variáveis envolvidas, permite om emprego da variação de tensão em algum equipamento elétrico, como a fonte de alimentação. Quando se é necessário variar a tensão em algum circuito, tendo uma corrente dada, utiliza-se um botão chamado potenciômetro, aplicando exatamente o conceito de potência da forma como será apresentada

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1

OBJETIVOS

Os circuitos que serão estudados terão a corrente analidada, possibilitando uma melhor compreensão do processo de medição de corrente com o auxílio de um Multímetro, atuando com Amperímetro, assim como a utilização das escalas do aparelho.

TambĂŠm serĂĄ feita uma analise da divisĂŁo de corrente em um circuito composto por componentes em paralelo, assim como um estudo da lineridade presente na lei de Ohm e como a potĂŞncia se comporta com o aumento da tensĂŁo e da corrente.

2 2.1

REFERENCIAL TEĂ“RICO

Amperímetro O amperímetro Ê um instrumento de medição fabricado para realizar a medição de

Amperagem num circuito e sua forma de medição ĂŠ diferente quando comparada Ă medição da TensĂŁo e da ResistĂŞncia, alĂŠm haver a existĂŞncia de dois tipos de correntes: Alternada e ContĂ­nua. A corrente pode ser medida com os seguintes submĂşltiplos (escalas): MiliampĂŠre (mA) =1 mA=10−3 đ??´ MicroampĂŠre (ÎźA) = 1 ÎźA =10−6 đ??´ NanoampĂŠre (ΡA) =1 ΡA =10−9 đ??´ A medição da corrente da-se atravĂŠs da abertura do circuito para a anexação em sĂŠrie do multĂ­metro (trabalhando como AmperĂ­metro), levando em consideração a polaridade do instrumento. O AmperĂ­metro ideal ĂŠ aquele em que a resistĂŞncia ĂŠ nula, pois esta caracterĂ­stica permite que a corrente seja medida com mais precisĂŁo, entretanto todos possuem uma resistĂŞncia conforme suas caracterĂ­sticas.

2.2

GalvanĂ´metro de Bobina MĂłvel (AmperĂ­metro) O galvanĂ´metro ĂŠ essencialmente um medidor de corrente e pode ser usado

diretamente para medir correntes que nĂŁo ultrapassem a corrente mĂĄxima IG (Figura 1).

Correntes maiores, alĂŠm de nĂŁo poderem ser indicadas pelo aparelho, podem danificĂĄ-lo e, portanto, nĂŁo podem ser medidas diretamente. Correntes muito menores do que IG tambĂŠm nĂŁo podem ser medidas por um aparelho de sensibilidade finita.

4

Figura 1 - Galvanômetro em série com um resistor

Fonte: CEPA

2.3

Construção de um amperímetro: Um amperímetro é construído pela associação em paralelo de um resistor (chamado

de "shunt") com um galvanômetro (Figura 2). A corrente total IA que atravessa a associação se divide na corrente IG que atravessa o galvanômetro, e é por ele medida, e na corrente IS que é desviada atravessando o "shunt", na razão inversa de suas resistências.

A corrente IG que atravessa o galvanômetro é apenas uma fração da corrente total IA; sabendo em que proporção a corrente total IA se divide entre IG e IS pode-se determinar quanto vale a corrente total IA medindo a parte dela que atravessa o galvanômetro.

Figura 2 - Construção de um amperímetro com galvanômetro e resistor em paralelo

Fonte: CEPA

5

3 3.1

EXPERIÊNCIA

Materiais e Equipamentos utilizados:

3.1.1 Equipamentos: 3.1.1.1. Multímetro (Minipa ET-2500); 3.1.1.2. Fonte de Alimentação (TEKPOWER – TP-3005D-3); 3.1.1.3. Pont-o-board.

3.1.2 Materiais: 3.1.2.1. Resistores (220 Ω, 680 Ω, 1k Ω).

3.2

Procedimento Experimental: Após receber os resistores, fez-se a identificação do valor nominal em uma folha de

papael de cada um e leu-se o guia apresentado, então verificou-se quais os circuitos seriam estudados e como os experimentos deveriam ser realizados.

3.2.1 1º Experimento Figura 3 - 1º Circuito

Fonte: Guia do Experimento

Seguindo o guia, montou-se o circuito, conforme a figura 1, e setou-se a fonte em 3V com a ajuda do Multímetro, atuando como Voltímetro, e fez-se a medição da corrente com o auxílio do Multímetro, atuando como Amperímeto, nos pontos indicados pelas letras (A, B, C e D). Conforme foram feitas as medições, preencheu-se o quadro 1, apresentado no guia:

6

3.2.2 2º Experimento Figura 4 - 2º Circuito

Fonte: Guia do experimento

Após montar o circuito, conectou-se em série o Multímetro, entre o resistor (R1) e a fonte (V1), e fez-se a medição da corrente com o instrumento atuando como amperímetro em uma escala de miliamperes (mA). Manteve-se o multímetro conectado e elevou-se o valor da tensão da fonte em 1 V e anotou-se o valor da corrente fornecido pela letura do instrumento, preenchendo o quadro 2 então repetiu-se o procedimento de elevação de tensão e medição de corrente até o valor de 10 Volts na fonte.

3.3

Resultados Obtidos:

3.3.1 1º Experimento Quadro 1 - Valores medidos de corrente Ponto

Valor Medido (A)

Posição da chave seletora

A

13,92

m

B

3,02

m

C

4,53

m

D

21,4

m

Fonte: Guia do experimento

7

3.3.2 2º Experimento Figura 5 - Valores de corrente e tensão no resistor Medida (º)

Valor de Corrente (mA)

Valor de Tensão (V)

1

0,96

1

2

2

2

3

3,05

3

4

4

4

5

5

5

6

6,02

6

7

7,01

7

8

8,07

8

9

9,03

9

10

10,02

10

Fonte: Guia experimento

8

Cálculos: Gráfico 1 - Tensão em função da Corrente 12 10

Tensão

8 6 4 2 0 0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

Corrente

Fonte: Os autores

Gráfico 2 - Potência em função da Corrente 0.12 0.1 0.08

Potência

3.4

0.06 0.04 0.02 0 0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

Corrente

Fonte: Os autores

9

Gråfico 3 - Potência em função de Tensão 0.12 0.1

PotĂŞncia

0.08 0.06 0.04 0.02 0 0

2

4

6

8

10

12

TensĂŁo

Fonte: Os autores

3.5

DiscursĂŁo sobre os resultados:

3.5.1 Experimento 1: AtravÊs dos resultados obtidos pelo experimento 1, foi possível identificar a divisão de corrente proporcionada pelos resistores 1,2,3 em paralelo e a soma das correntes identificada no nó D. A divisão de corrente, para dois resistores em paralelo, pode ser calculada pela equação: �1(2) =

�2(1) � �1 + �2 �

(1)

Em que os subscritos 1 e 2 representam as valores nos resistores 1 e 2 respectivamente, sendo R a resistĂŞncia, i a corrente e a iT a corrente total que se dissipa nos resistores 1 e 2.

Com o experimento ficou evidente que, quando menor a resistĂŞncia, maior serĂĄ o valor da corrente passando pelo resistor.

3.5.2 Experimento 2 GrĂĄfico 1 (TensĂŁo em função da Corrente): pode-se constatar a lei de Ohm, đ?‘ˆ = đ?‘… Ă—đ?‘– , validando a resistĂŞncia linear para a aplicação da lei.

10

Gråfico 2 (Potência em função da Corrente): pode-se constatar a variação quadråtica da potência em função da corrente, sendo o crescimento considerado exponencial.

Gråfico 3 (Potência em função da Tensão): pode-se constatar a variação quadråtica da potência em função da tensão, sendo o crescimento considerado exponencial.

Ambos os grĂĄficos 2 e 3 evidenciam que a potĂŞncia ĂŠ diretamente proporcional Ă corrente (i) e Ă tensĂŁo (U) conforme a equação: đ?‘ƒ = đ?‘–Ă—đ?‘ˆ 3.6

(2)

QuestĂľes:

3.6.1 Identificar a posição correta dos medidores de corrente (Amperímetros): Figura 6 - Circuto da primeira questão

Fonte: Guia do experimento

11

3.6.2 Onde deve ser interrompido para medir a corrente que passa pelo conjunto R3 e R4 Figura 7 - Circuito da segunda questĂŁo

Fonte: Guia do experimento

3.6.3 De quais resistores da figura 5, o amperĂ­metro sinalizado mede a corrente?

Do resistor 1

12

4

CONCLUSÃO

Saber que a medição de corrente é realizada em série com o componente no qual quer se saber valor da corrente permite ao estudante ou profissional da área de elétrica compreender o fenômeno de transferência de eletrons entre terminais de polos diferentes e, decorrente disso, como a corrente se comporta ao passar por diferentes valores de resistência, sendo a corrente em série sempre a mesma, ou seja, possuindo mesmo valor e, em paralelo, com valor divido conforme o valor das resistências.

A potência é de importância fundamental para que se possa ter uma noção de quanta energia é necessária para fazer um circuito funcionar, além de ter uma aplicação muito prática devido sua viabilidade de ser calculada tanto em função da corrente e resistência, quanto pela tensão e resistência.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku, Fundamentos de circuitos elétricos. 5º ed.

Porto alegre: AMGH, 2013 Robert L. Boylestad, Introdução à Análise de Circuitos. 12º ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2012

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