LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELETRICOS I

Relatório referente a 1° Aula Prática: Conceitos básicos - Medições de tensão e corrente – Lei de Ohm.

Aluno: Esdras Vitor Silva PintoProf.ª Lane Maria Rabelo Baccarini

1. Introdução

A lei de Ohm, juntamente com as leis de Kirchhoff, constituem os pilares da metodologia de analise de circuitos. A lei de Ohm estabelece uma relação entre tensão, corrente e a resistência de um circuito. Para mensurar os valores das grandezas envolvidas em um circuito elétrico, é necessária a utilização de equipamentos apropriados. Neste experimento, verificaram-se os procedimentos de utilização de um amperímetro e um voltímetro para mensurar a corrente e tensão, respectivamente, do circuito montado. Este primeiro experimento também tem por objetivo a comprovação e verificação da lei de Ohm.

2. Desenvolvimento teórico

A lei de Ohm é essencialmente experimental. Em suas observações, Ohm verificou uma relação direta de proporcionalidade entre a tensão de um circuito e a sua corrente, quando a resistência era mantida constante. Por outro lado, a corrente em um circuito elétrico e a resistência tinha uma relação inversa de proporcionalidade, quando a tensão mantinha-se constante. Destas observações, Ohm estabeleceu a seguinte lei:

A corrente que flui em circuito elétrico é diretamente proporcional à fonte de tensão e inversamente proporcional à resistência.

Matematicamente, temos:

Onde: V = Tensão da fonte [V] I = Corrente no circuito [A] R = Resistência [Ω]

Para a verificação desta lei, será montado o seguinte circuito:

Utilizando a lei de Ohm, vamos calcular a corrente no circuito para diferentes valores da tensão V1, considerando a resistência R1 de 50Ω. Os cálculos estão indicados abaixo.

Com base nestes resultados, é possível traçar o gráfico da tensão versus corrente. O resultado deste gráfico é mostrado a seguir.

O gráfico V x I corresponde a uma reta, e sua inclinação pode ser determinada pela tangente do ângulo ɸ. Assim, considerando o triangulo retângulo DEF da figura abaixo, pode-se determinar o valor de tg ɸ.

Os materiais em geral, apresentam uma propriedade de resistir ao fluxo de cargas elétricas, no qual é chamada de resistividade. Os bons condutores possuem baixos valores de resistividade enquanto que os isolantes têm altos valores de resistividade. Além desta propriedade, a resistência elétrica oferecida por um determinado material depende também da área de sua seção transversal e de seu comprimento. Assim, a equação abaixo nos oferece o valor da resistência R de um material de resistividade ρ, área da seção transversal A e comprimento L.

Nem todos os resistores apresentam o gráfico V x I como uma reta. Nestes casos, os resistores não se comportam segundo a lei de Ohm, sendo chamados de resistores não lineares. Então, conforme verificamos que a resistência de um resistor linear é a inclinação da reta do gráfico V x I, então a resistência de um resistor não linear para um determinado valor de I corresponderá à reta tangente a curva V x I neste ponto, ou seja:

O gráfico ao lado mostra um exemplo de curva V x I de um resistor não linear.

Para medir a intensidade da corrente elétrica em um determinado ramo de um circuito, o amperímetro deve ser conectado em serie com este ramo. Por outro lado, para medir a tensão de um ramo do circuito, o voltímetro deve ser conectado paralelamente ao ramo.

A seguir é mostrada a lista de materiais utilizados no experimento.

Materiais utilizados QtdFonte CC 1Resistor R1 de 50Ω 1Amperímetro CCVoltímetro CC

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3. Simulação computacional

A simulação do circuito proposto neste relatório foi realizada no software Multisim, um poderoso simulador de circuitos elétricos e eletrônicos. Os Valores da

tensão V1 e da corrente que percorre o circuito são monitoradas nos instrumentos U1 e A1, respectivamente.

Segurança no laboratório e choque elétrico

Os experimentos em laboratórios precisam ser realizados com segurança. Particularmente, nos laboratórios de eletricidade como de circuitos elétricos, maquinas elétricas e acionamentos elétricos, encontra-se perigos silenciosos que são minimizados com um procedimento padrão de segurança. Por exemplo, não é aconselhável utilizar materiais metálicos no corpo como anéis, colares e brincos. Os materiais metálicos podem sofrer indução de corrente devido à presença de campos eletromagnéticos próximos.

Dentro dos procedimentos de segurança, encontra-se também o uso de roupas adequadas e calçado fechado. Alem das recomendações básicas de segurança, outras como manter o espaço onde o experimento estiver sendo realizado sempre organizado, e ter um roteiro da pratica que esta sendo executada, tem uma grande importância no requisito segurança. Os laboratórios de eletricidade possuem um perigo silencioso: Risco de choque elétrico.

O choque elétrico é causado pela passagem de corrente elétrica no corpo devido uma fonte de tensão externa. Interessante é que toda informação recebida e enviada pelo cérebro é através de impulsos elétricos, isto é, corrente elétrica. No entanto, a passagem de corrente elétrica no organismo proveniente de uma fonte de tensão externa, pode provocar uma perturbação no delicado equilíbrio elétrico do organismo, alem de provocar queimaduras devido o nosso corpo comporta-se como uma resistência. Por isto, é importante utilizar sinalizações nos painéis e bancadas para indicar se estão energizados.

O uso correto dos equipamentos elétricos na realização de medições evita riscos de choque elétrico e também de danos ao instrumento. Recorrer sempre ao responsável pelo laboratório quando for reportada uma situação duvidosa, como por exemplo, se um determinado equipamento foi ligado corretamente, também é um procedimento de segurança. Seguindo os procedimentos básicos de segurança de um laboratório, os ricos de acidentes são consideravelmente reduzidos.