PRÁTICA 2: VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO

NOME MATRÍCULACURSO TURMA

PROFESSOR DATA

2.1 OBJETIVOS

- Conhecer e utilizar as funções voltímetro e amperímetro de um multímetro digital.

- Montar e verificar como funciona um divisor de tensão.- Estudar como se modifica a corrente em um circuito quando varia a voltagem ou

a resistência.

2.2 MATERIAL

- Fonte de Tensão regulável;- Placa de circuito impresso;- Resistores (Rx e tábua com 5 resistores iguais em série);- Potenciômetro (10 kΩ);- Multímetro Digital (dois);- Garras jacaré (duas);- Cabos (cinco).

2.3 FUNDAMENTOS

Nesta prática aprenderemos a utilizar as funções voltímetro e amperímetro do multímetro digital. Para medirmos uma tensão ou uma corrente elétrica usaremos o multímetro digital da marca H.G.L, modelo CE 2000N. Observe que este multímetro tem opções para medir tensões contínuas (DC), ou tensões alternadas (AC). Tenha o cuidado de escolher sempre a opção apropriada.

Embora nesta prática seja usado um modelo específico de multímetro digital, modelos diferentes de diferentes fornecedores terão funções semelhantes, com pequenas variações nas escalas e às vezes nos terminais de entrada. Aprendendo a usar este multímetro você não deverá ter dificuldades em utilizar outro modelo qualquer.

VOLTÍMETRO

Tensão é a diferença de energia potencial elétrica entre dois pontos, sendo sua unidade volts (V). Temos dois tipos de tensões, contínua e alternada, que representamos respectivamente por VDC e VAC.

A tensão contínua é aquela que não muda de polaridade com o tempo, isto é, apresenta um pólo sempre positivo e o outro sempre negativo. Como exemplo de tensão contínua temos a tensão fornecidas por pilhas, por baterias e por algumas fontes para aparelhos eletrodomésticos. Já a tensão da rede elétrica das casas é alternada, variando entre positiva e negativa, cerca de 60 vezes por segundo (60Hz).

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Figura 2.1. Voltímetro medindo a tensão sobre o elemento R2. Observe que se o terminal VΩ (+) do voltímetro for ligado a um ponto de maior potencial elétrico do que o terminal COM (-) , o mesmo fornecerá uma leitura positiva; caso contrário a leitura terá um sinal negativo.

CUIDADOS AO MEDIR COM O VOLTÍMETRO

a) Para medir uma tensão, você deve escolher antes de tudo uma escala apropriada. Se você desconhece a ordem de grandeza da tensão a ser medida, escolha inicialmente a maior escala (para não danificar o aparelho). Se for necessário diminua a escala para a mais apropriada.

b) As pontas de prova do voltímetro devem ser ligadas em PARALELO com o componente que se deseja medir a tensão, Figura 2.1.

c) Se a tensão for CONTÍNUA (DC, do inglês direct current ou em português CC, corrente contínua) a tecla AC/DC deve ficar para cima. Se a tensão for ALTERNADA ( AC, do inglês alterneted current ) a tecla AC/DC deve ficar para baixo.

AMPERÍMETRO

O amperímetro é o instrumento utilizado para medidas de correntes; para tanto devemos abrir o circuito e inserir o amperímetro em série, como mostra a Figura 2.2, de modo que a corrente a ser medida possa passar pelo instrumento.

Figura 2.2. Amperímetro em operação. Observe que o mesmo deve ser ligado em SÉRIE.

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Nesta prática usaremos um multímetro digital cujo amperímetro apresenta 5 escalas diferentes para correntes contínuas ou alternadas. Ao escolher a escala você deve também se certificar de que as pontas de provas estão conectadas corretamente. Ao terminal “COM” (negativo) deve ser conectada a ponta de prova preta, entretanto, existem dois terminais onde conectar a ponta de prova vermelha (positivo). Para a escala de 10A devemos conectá-la ao terminal mais a esquerda, para as demais escalas a ponta de prova vermelha deve ser conectada ao terminal indicado pela letra “A”. Para efetuarmos uma medida cujo valor nos é desconhecido, devemos por medida de precaução, colocar a chave seletora numa escala bem alta e ir diminuindo, até atingir uma escala apropriada.

CUIDADOS AO MEDIR COM O AMPERÍMETRO

a) Para medir uma CORRENTE, você deve escolher antes de tudo, uma escala apropriada. Se você desconhece a ordem de grandeza da CORRENTE a ser medida, escolha inicialmente a maior escala (para não danificar o aparelho). Se for necessário diminua a escala para a mais apropriada.

b) As pontas de prova do amperímetro devem ser ligadas em SÉRIE, para isso é necessário abrir o circuito, Figura 2.2. NUNCA LIGUE O AMPERÍMETRO EM PARALELO!

c) Se a CORRENTE é CONTÍNUA (DC, do inglês direct current ou em português CC, corrente contínua) a tecla AC/DC deve ficar para cima. Se a corrente for ALTERNADA (AC, do inglês alterneted current) a tecla AC/DC deve ficar para baixo.

OBS: Tenha a máxima atenção para NÃO ligar o amperímetro em PARALELO a uma fonte de tensão.

11.1 PRÉ-LABORATÓRIO

Figura 2.3. Exemplo de circuito para medidas de corrente e tensão.

No circuito da Figura 2.3, E = 20 V e os valores nominais das resistências são: R 1 = 100 ; R2 = 2,4 k e R3 = 600 Ω . Considere que você dispõe de um voltímetro com as escalas (200 mV; 2 V; 20 V; 200 V e 1000 V) e um amperímetro com as escalas (200 μ A; 2 mA; 20 mA; 200 mA e 10 A). Calcule os valores esperados para:

a) As tensões em R1. R2 e R3. Indique também, em cada caso, a escala apropriada do voltímetro para efetuar a medida.

b) As correntes em R1. R2 e R3. Indique também, em cada caso, a escala apropriada do amperímetro para efetuar a medida.

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11.2 PROCEDIMENTOS

PROCEDIMENTO 1: Utilizando o Voltímetro.

ESCALAS DO VOLTÍMETRO

Chama-se ESCALA ou FUNDO DE ESCALA o maior valor da tensão que o voltímetro pode medir para uma dada escolha da chave seletora. Um voltímetro possui várias escalas de tensão, cuja escolha deve ser feita em função da ordem de grandeza da medida a ser realizada.

1.1 Anote as escalas DC do voltímetro de sua bancada:

MEDIDAS DE TENSÃO CONTINUA

1.2 Ajuste a fonte de tensão em 10 V. Escolha uma escala apropriada no Voltímetro e verifique com o mesmo se a saída da fonte está regulada exatamente em 10 V; ajuste se necessário.

1.3 Faça as conexões como indicado na Figura 2.4. A tensão da fonte será subdividida proporcionalmente aos valores das resistências.

1.4 Meça as tensões entre os pontos do circuito, como indicado na Tabela 2.1. Anote o valor medido e a escala utilizada do Voltímetro.

Figura 2.4. Circuito para o Procedimento 1.

Tabela 2.1. Medidas de tensão.V01 V02 V03 V04 V05

Valor MedidoEscala Utilizada

V15 V12 V23 V34 V45

Valor MedidoEscala Utilizada

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1.5 Verifique se V05 = V01 + V12 + V23 + V34 + V45.

DIVISOR DE TENSÃO

O circuito da Figura 2.4 é denominado divisor de tensão, pois tem a propriedade de dividir a tensão da fonte E, em tensões proporcionais a R1, R2, R3, etc. A seguir montaremos um divisor de tensão formado com uma resistência fixa (Rx) e um potenciômetro; assim, variando a resistência do potenciômetro podemos regular a tensão sobre o resistor Rx.

1.5 Meça com um ohmímetro a resistência do resistor Rx =________.

1.6 Fixe a tensão da fonte em 10 V (verifique com o Voltímetro).

1.7 Monte o circuito da Figura 2.5 com o resistor Rx fornecido e o potenciômetro de 10kΩ.

Figura 2.5. Divisor de tensão ajustável.

1.8 Ajuste o potenciômetro de modo a obter uma tensão sobre o resistor Rx como indicado na Tabela 2.2. Meça a tensão sobre o potenciômetro, VAB.

Tabela 2.2. Valores de tensão para o procedimento 1.7.

VRx (V) 9 7 5 4VAB (V)

MEDIDAS DE TENSÃO ALTERNADA Quando ajustamos o multímetro para medir tensão alternada, a tensão medida é a tensão

eficaz, simbolizada por VEF ou (VRMS). O valor da tensão eficaz de uma senóide pura é dado por

VV

EFP2

, onde Vp é o valor máximo ou valor de pico da tensão senoidal. A tensão eficaz tem o

seguinte significado: é o valor de tensão constante que aplicado a um mesmo resistor que a tensão senoidal em questão, produziria a mesma dissipação de potência.

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1.9 Meça as tensões alternadas da bancada (tomadas da mesa e saídas AC da fonte) e indique em cada caso o valor eficaz, seu valor de pico correspondente e a escala utilizada. Anote os valores medidos na Tabela 2.3.

Tabela 2.3. Medidas de tensão alternada.Vnominal (V) Escala (V) VEF MEDIDO (V) VPICO (V)

TOMADA DA MESA (1) 220TOMADA DA MESA (2) 110SAÍDA DA FONTE (1) 6SAÍDA DA FONTE (2) 12

PROCEDIMENTO 2: Utilizando o Amperímetro.

ESCALAS DO AMPERÍMETRO

O amperímetro possui várias escalas de corrente, cuja escolha deve ser feita em função da ordem de grandeza da medida a ser realizada.

2.1 Anote as escalas do amperímetro da bancada:

CORRENTE EM FUNÇÃO DA TENSÃO

2.2 Monte o circuito da Figura 2.6, de maneira a poder medir a corrente através de um resistor R ligado à fonte de tensão fornecida.

ESCOLHA DAS ESCALAS NOS MULTÍMETROS:

2.3 No voltímetro escolha uma escala tendo em mente que, segundo a Tabela 2.4, a tensão máxima será de 10 V. No amperímetro escolha uma escala tendo em mente a corrente máxima (que você deve calcular) para uma tensão de 10 V e uma resistência de 330 kΩ.

2.4 Ajuste a tensão na fonte de modo que sobre o resistor de 330 kΩ seja aplicada cada uma das tensões indicadas na Tabela 2.4. Anote as correntes correspondentes e as tensões efetivamente aplicadas.

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Figura 2.6. Circuito para medida da corrente em função da tensão.

Tabela 2.4. Medidas de corrente versus voltagem.

* Voltagem sugerida. ** Voltagem efetivamente aplicada.

CORRENTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA

2.5 Meça as resistências: R1, R1 + R2, R1 + R2 + R3, etc; como indicado na Tabela 2.5. 2.6 Certifique-se de que a tensão da fonte está ajustada em 10 V. Verifique com o voltímetro.

2.7 Monte o circuito da Figura 2.7. Anote os resultados na Tabela 2.5.

Figura 2.7. Circuito para medida da corrente em função da resistência.

Tabela 2.5. Corrente em função da resistência.

V (volts) * V (volts) ** I (A) V/ I (Ohms)246810

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2.6 QUESTIONÁRIO

1- Indique a escala do multímetro que você utilizaria para medir as seguintes tensões:( a ) arranjo de 6 pilhas comuns em série( b ) alimentação do chuveiro elétrico( c ) bateria de um automóvel

2- Considere o circuito ao lado onde R1 = 100 Ω e R2 = R3 = 200 Ω. Sabendo que a fonte está regulada em 10 V, determine a voltagem a que está submetido cada um dos resistores R1, R2 e R3.

3- Calcule qual seria a resistência necessária do potenciômetro usado no procedimento 1.7 para se obter uma tensão de 4 V sobre R1.

4- Considere o circuito esquematizado ao lado:

(a) Desenhe o circuito novamente, mostrando como você ligaria um amperímetro para medir a corrente fornecida pela fonte E.

(b) Faça um outro desenho mostrando como medir a corrente em R1.

5- Em relação ao circuito da questão anterior, calcule a corrente em cada resistor e indique a escala do amperímetro indicada em cada caso.

6- Faça o gráfico de V versus I com os resultados da Tabela 2.4.

7- Faça o gráfico de I versus R com os resultados da Tabela 2.5.

Resistores RMEDIDO () I (A)R1

R1+R2

R1+R2+R3

R!+R2+R3+R4

R!+R2+R3+R4+R5

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Gráfico de V versus I com os resultados da Tabela 2.4.*

Gráfico de I versus R com os resultados da Tabela 2.5.

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