aula 1 - fontes de tensão e resistores

EEL7011 Eletricidade Bsica Aula 1 EEL/CTC/UFSC

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Introduo Terica: Aula 1 Fontes de Tenso e Resistores

Materiais condutores Os materiais condutores caracterizam-se por possurem eltrones que esto sujeitos a pequenas foras de atrao de seu ncleo. Estes eltrones designam-se por eltrones livres. Quando no esto sujeitos a nenhuma influencia externa, os eltrones livres apresentam um comportamento aleatrio. Exemplos de materiais condutores so o cobre e o alumnio. Num material condutor sujeito a uma influencia externa, os eltrones livres deslocam-se numa direo especifica. Este movimento de eltrones designa-se por corrente eltrica.

Corrente: Definio A corrente definida como o fluxo de carga eltrica por unidade de tempo. Smbolo usado para representar a corrente: i Unidade usada para a corrente: Ampere (A) (=Coulomb/segundos) Exemplo: Sabendo que a carga de um eltron 1.610!!", calcular a corrente correspondente ao fluxo de 1020 eltrones durante 10 segundos

i =

1020 1.6 1019

10= 1.6A

i =dQ

dt

Exemplo de eltrones livres num material conductor

Influencia externa


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Se a corrente for negativa, significa que a corrente real tem o sentido contrario ao sentido definido. Quando a corrente desconhecida, no importante adivinhar o seu sentido (a escolha efetuada no afetar o sentido da corrente). Tenso: Definio Para que exista corrente necessrio existir uma fonte que fornea eltrones, por exemplo, uma pilha. A tenso definida como a energia necessria para mover uma carga negativa (eltron) do potencial mais elevado para o potencial mais baixo.

O smbolo usado para representar a tenso: V. Unidade usada para a tenso: Volt (V).

A tenso tambm pode ser designada por Diferena de Potencial ou Fora Eletromotriz. A tenso sempre referenciada a algum ponto: VAB corresponde tenso em A (VA) medida em relao tenso em B (VB). Por conveno, a corrente flui do potencial mais elevado (+) para o potencial mais baixo (-). Por vezes utilizado um n do circuito como referencia ou massa (ground). Assim: Todas a tenses so medidas em relao a esse n. As tenses podem ser descritas com um nico ndice.

Exemplo: Associao de baterias em serie, qual VAD?.

Resistencia: Definio A corrente aplicada atravs de um condutor metlico proporcional tenso aplicada aos seus terminais (Lei de Ohm). VAD = VAB + VBC + VCD = 1.5V 1.5V + 9V = 6V

VAB = VA VB

VBA = VAB

VBA = VB VA = (VA VB) = VAB

N de referncia VAB = VA

=0

VB = VA


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A proporcionalidade entre corrente e tenso designa-se por resistncia. Smbolo usado para representar a resistncia: R. Unidade usada para a resistncia: Ohm () Representao grfica: Qualquer fio condutor possui resistncia, mas essa resistncia normalmente muito reduzida (para condutor ideal R=0).


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Roteiro de Laboratrio Aula 1: Fontes de Tenso e Resistores

Objetivos

Relembrar conceitos bsicos de eletricidade (tenso, corrente e resistncia) Familiarizar-se com o uso do multmetro e com o conceito de escala Utilizar o multmetro para medidas de tenso e resistncia Aprender a identificar resistores atravs do cdigo de cores Lista de material

Bateria de 9V e pilha de 1,5V Fonte de tenso DC da bancada (-15V, 0V, +5V, +15V) Multmetro com pontas de prova preta e vermelha 3 resistores Roteiro da experincia 1) A tabela 1 lista alguns prefixos do Sistema Internacional de Unidades (SI). Complete a tabela. Para utilizar o multmetro na funo de voltmetro (medidor de tenso) de corrente contnua (DC, do ingls direct current) gire a chave seletora at uma das escalas de tenso, indicadas pelo smbolo V e, caso necessrio, aperte o boto AC/DC de forma que o indicador AC (corrente alternada, do ingls alternating current) esteja apagado. As pontas de prova devem estar conectadas usando a seguinte conveno: ponteira preta no terminal indicado por COM (comum/referncia) e ponteira vermelha no terminal indicado por V/. Para medir a queda de tenso do ponto A (+) para o ponto B (-), isto , VAB, deve-se colocar a ponteira vermelha em contato com o ponto A e a ponteira preta em contato com o ponto B. Cada escala do multmetro rotulada com um nmero seguido possivelmente de um multiplicador (ex: 200m); o nmero indica o maior valor que pode ser medido nesta escala, enquanto o multiplicador indica o fator pelo qual a leitura do visor deve ser multiplicada. Por exemplo, uma leitura de tenso de 123.4 na escala de 200m significa 123,4mV. 2) Siga os procedimentos a seguir, preenchendo a tabela 2. a) Ligue o multmetro na escala de tenso 20V DC (corrente contnua); b) Mea a tenso entre os terminais da bateria e da pilha, anotando-os na tabela abaixo; c) Repita o item anterior usando, em sequncia, as escalas de 2V, 200mV, 200V e 1000V; OBS: represente com um valor fora de escala (overload). d) Qual escala mais apropriada para cada medida? Explique. e) Deduza quais escalas de tenso podem ter sido usadas para obter as leituras i) 55,5V, e ii) 1,99V. (Dica: observe a posio do ponto decimal em cada escala.)


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Para ligar a fonte de tenso DC de um dos lados da bancada do laboratrio (os quais so independentes), ligue primeiro o interruptor do transformador do mesmo lado onde se encontra a fonte; em seguida, ligue o interruptor da fonte. Um LED acender indicando que a fonte est ligada. (Ao desligar, o LED demora um pouco a apagar.) Os valores de tenso indicados nos terminais da fonte so obtidos sempre em relao ao terminal indicado por 0V; por exemplo, 5V a queda de tenso VAB entre o terminal marcado como +5V (ponto A) e o terminal marcado como 0V (ponto B). 3) Siga os procedimentos a seguir, preenchendo a tabela abaixo. a) Ligue a fonte de tenso da bancada. b) Com a ponteira preta do multmetro em contato com o terminal de referncia da fonte (marcado como 0V), mea as tenses em cada terminal da fonte, anotando-as na tabela abaixo. Utilize sempre a escala mais apropriada. c) Com a ponteira preta do multmetro em contato com o terminal da fonte marcado como -15V, mea as tenses em cada terminal da fonte, anotando-as na tabela 3. Utilize sempre a escala mais apropriada. d) Usando a fonte de tenso da bancada, voc conseguiria produzir uma tenso de aproximadamente 10V? Como? E uma tenso de 25V?

Resistores comerciais so identificados por um cdigo de cores que permite determinar sua resistncia. Este cdigo de cores est descrito na tabela abaixo (veja tambm a tabela afixada na parede do laboratrio). A 1 faixa corresponde ao dgito das dezenas, a 2 faixa corresponde ao dgito das unidades, a 3 faixa corresponde a um fator multiplicativo, e a 4 faixa indica a tolerncia no valor de resistncia especificado (isto , o mximo erro relativo entre o valor especificado e o valor real). Por exemplo, marrom, vermelho, laranja, prata corresponde a uma resistncia de 12 k 10% (a qual pode estar situada entre 10,8 k e 13,2 k). Resistores de maior preciso possuem 5 faixas; nesse caso, a 1 faixa indica o dgito das centenas, e as demais seguem a mesma conveno.

Cdigo de cores

Cores 1 faixa: 1 digito 2 faixa: 2 digito 3 faixa: Multiplicador 4 faixa: Tolerncia (Ausncia) - - - 20% Prateado - - 10-2 = 0,01 10% Dourado - - 10-1 = 0,1 5% Preto 0 0 100 = 1 - Marrom 1 1 101 = 10 1% Vermelho 2 2 102 = 100 2% Laranja 3 3 103 = 1 000 3% Amarelo 4 4 104 = 10 000 4% Verde 5 5 105 = 100 000 - Azul 6 6 106 = 1 000 000 -


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Violeta 7 7 107 = 10 000 000 - Cinza 8 8 - - Branco 9 9 - - 4) Responda as questes a seguir. a) Quais valores de resistncias correspondem s seguintes sequncias de cores? i) amarelo, verde, marrom, prata; ii) verde, azul, amarelo, ouro; iii) branco, preto, vermelho; iv) marrom, preto, prata, marrom. b) Quais sequncias de cores correspondem aos seguintes valores de resistncias? i) 22 k 5%; ii) 6,9 M 10%; iii) 120 2% ; iv) 3,3 k 20%.

Para utilizar o multmetro na funo de ohmmetro (medidor de resistncia), gire a chave seletora at uma das escalas de resistncia, indicadas pelo smbolo . As pontas de prova devem estar conectadas usando a seguinte conveno: ponteira preta no terminal indicado por COM (comum/referncia) e ponteira vermelha no terminal indicado por V/. Para medir a resistncia equivalente entre os pontos A e B, uma das ponteiras deve ser conectada ao ponto A e a outra ao ponto B, no importando a ordem entre elas; Cada escala do multmetro rotulada com um nmero seguido possivelmente de um multiplicador (ex: 200K); o nmero indica o maior valor que pode ser medido nesta escala, enquanto o multiplicador indica o fator pelo qual a leitura do visor deve ser multiplicada. Por exemplo, uma leitura de resistncia de 123.4 na escala de 200K significa 123,4k. 5) Qual escala do multmetro mais apropriada para medir a resistncia dos seguintes resistores? 6) Para cada um dos trs resistores fornecidos, realize o que se pede, preenchendo a tabela 4. a) Determine a resistncia especificada pelo fabricante (valor comercial) utilizando o cdigo de cores. No esquea de indicar a tolerncia. b) Mea a resistncia utilizando o multmetro sempre na escala mais apropriada. No esquea de indicar a unidade associada a cada valor medido. c) A resistncia medida esta situada dentro da tolerncia especificada pelo fabricante? Caso no esteja, experimente refazer os itens anteriores.


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Aluno(a): ______________________________________________________. Turma: ______________________ Matrcula: ______________________________ Data: _____/_____/__________ Tabela 1 (0.5 pontos)

Prefixo Smbolo Equivalente decimal p 10-12 = 0,000 000 000 001 n 10-9 = 0,000 000 001 10-6 = 0,000 001 mili 10-3 = 0,001 quilo 103 = 1 000 M 106 = 1 000 000 G 109 = 1 000 000 000

Tabela 2 (0.5 ponto)

Escala

200mV 2V 20V 200V 1000V

Bateria Pilha

Questo 2.d) (0.5 pontos) Questo 2.e) (0.5 pontos) i) 55,5V ________________________________________________________________________________________ ii) 0,199V ________________________________________________________________________________________ Tabela 3 (1 ponto)

Tenso (ref: 0V) Escala Tenso (ref: -15V) Escala

0V 0 V +5V +15V -15V 0 V


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Aluno(a): ______________________________________________________. Turma: ______________________ Matrcula: ______________________________ Data: _____/_____/__________ Questo 3.d) (0.5 pontos) Questo 4.a) (0.5 pontos) i) amarelo, verde, marrom, prata ______________________________________________________________ ii) verde, azul, amarelo, ouro ______________________________________________________________ iii) branco, preto, vermelho ______________________________________________________________ iv) marrom, preto, prata, marrom ______________________________________________________________ Questo 4.b) (0.5 pontos) ii) 22 k 5% ________________________________________________________________________________ iii) 6,9 M 10% ________________________________________________________________________________ iv) 120 2% ________________________________________________________________________________ v) 3,3 k 20% ________________________________________________________________________________ Questo 5) (0.5 pontos) a) 1,8 k ________________________________________________________________________________________ b) 7 ________________________________________________________________________________________ c) 654321 m ________________________________________________________________________________________ d) 0,0256 k ________________________________________________________________________________________ Questo 6) (0.5 pontos)

Resistor Valor comercial Resistncia medida Escala Confere? R1 R2 R3

Questo de preparao (1.5 pontos) D exemplos de materiais que so bons condutores, materiais que so bons isolantes e materiais utilizados na fabricao de resistores. Quais desses podem ser encontrados em sua residncia?

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