UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ENERGIAS E MEIO AMBIENTE

PRÁTICA 11: VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO

ALUNA: LARISSA SANTANA BELIZÁRIO DUARTE

PROFESSOR: NILDO LOIOLA DIAS

TURMA: 34

FORTALEZA-CE2013

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO……………………………………………………………………...03

2. OBJETIVOS………………………………………………………………………...06

3. MATERIAL UTILIZADO………………………………………………………..….06

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL…………………………………………….07

5. CONCLUSÃO……………………………………………………………………....13

QUESTIONÁRIO………………………………………………………………...…14

REFERÊNCIAS………………………………………………………………….....17

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1. INTRODUÇÃO

Um gerador elétrico é qualquer mecanismo que produza energia elétrica.

Um aparelho que possua carência de elétrons em uma extremidade e excesso em

outra é chamado de gerador (uma pilha, por exemplo). A diferença de potencial

(DDP) gerada por essa distribuição desigual, também chamada de tensão, ocasiona

um fluxo de elétrons de um pólo para outro do corpo, fluxo este denominado

corrente elétrica. Por conveção, o sentido da corrente elétrica é contrário ao

movimento dos elétrons.

Figura 1 - Corrente Elétrica em uma Pilha Comum

Com base na coordenação do fluxo de elétrons dentro de um circuito, a

corrente elétrica pode ser classificada como contínua ou alternada. Uma corrente é

dita contínua quando o fluxo de elétrons do circuito passa sempre por um mesmo

sentido, seja do pólo positivo para o negativo (sentido convencional de corrente) ou

do negativo para o positivo (fluxo real de elétrons). Um exemplo muito comum de

circuitos que utilizam corrente contínua são as pilhas e baterias. Já a corrente

alternada é caracterizada por um fluxo alternado no sentido dos elétrons, ou seja, os

elétrons mudam de direção a todo instante. A tensão alternada pode variar entre

negativa e positiva cerca de 60 ou até 120 vezes por segundo. Esse tipo de corrente

é amplamente utilizada no abastecimento de rede elétrica de uma cidade, por

exemplo, pelo fato de poder percorrer longas distâncias, ao contrário da corrente

contínua, que é utilizada apenas em pequenos circuitos.

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Para se medir a tensão elétrica (ou diferença de potencial, DDP) de um

circuito, utiliza-se o voltímetro, aparelho que fornece a voltagem (em Volts, V) de um

aparelho ou circuito.

Figura 2 - Esquema de Medição com Voltímetro

Na prática em questão, foi utilizado um multímetro digital, da marca

H.G.L, modelo CE 2000N. Deve-se salientar que há alguns cuidados a serem

tomados quanto à medição com o voltímetro. Primeiramente, deve-se escolher uma

escala apropriada, pois se a ordem de grandeza da tensão a ser medida for maior

que a do aparelho, o mesmo pode ser danificado; o voltímetro deve ser ligado em

paralelo com o objeto cuja tensão se deseja medir; se a tensão for contínua, a tecla

AC/DC não deve ser apertada, caso contrário, se a corrente for alternada, deve-se

apertar o botão.

Já para se medir a corrente elétrica do circuito, em ampères (A), utiliza-se

outro instrumento, o amperímetro.

Figura 3 - Esquema de Medição com Amperímetro

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A utilização do amperímetro também exige alguns cuidados, como na

escolha da escala a ser utilizada, na conexão do aparelho ao circuito, que deve ser

feita em série, e na conexão das pontas de prova. Ao terminal “COM”, negativo,

deve-se conectar a ponta de prova preta. Já a ponta de prova vermelha, que é

positiva, deve ser conectada ao terminal que contém a letra “A”, entretanto, para a

escala de 10 A, deve-se conectá-la a um terminal mais à esquerda, indicado por

“10A”. Novamente, se a corrente for alternada, aperta-se o botão AC/DC, caso

contrário, se for contínua, não se aperta o botão.

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2. OBJETIVOS

Conhecer e utilizarar as funções “voltímetro” e “amperímetro” de um

multímetro digital, montar e verfificar como funciona um divisor de tensão, e estudar

como se modifica a corrente em um circuito quando se varia a voltagem ou a

resistência.

3. MATERIAL UTILIZADO

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).

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4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

PROCEDIMENTO 1: Utilizando o Voltímetro.

ESCALAS DO VOLTÍMETRO

A escala de um voltímetro é a maior tensão que o voltímetro pode medir,

de acordo com a escolha da chave seletora. Essa escolha deve ser feita tomando

por base a ordem de grandeza da medida que se queira realizar.

No multímetro utilizado na prática em questão, as escalas de corrente

contínua do voltímetro variavam de 200 mV – 2 V – 20 V – 200 V – 1000 V.

MEDIDAS DE TENSÃO CONTÍNUA

Primeiramente, ajustou-se a fonte de tensão para 10 V e, depois, a escala

do voltímetro para 20 V. Com o mesmo, verificou-se a saída da fonte, que estava

regulada em 10,02 V. As conexões foram ajustadas de acordo com a figura a seguir,

de modo que a tensão da fonte fosse dividida proporcionalmente às resistências de

cada resistor do circuito.

Figura 4 - Circuito do procedimento 1 (Voltímetro)

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As tensões entre os pontos do circuito foram medidas e devidamente

anotadas na Tabela 1, a seguir:

Tabela 1 - Medidas de Tensão

V01 V02 V03 V04 V05 V15 V12 V23 V34 V45

Valor

medido (V)2,07 3,47 5,96 9,07 10,01 7,92 1,40 2,48 3,09 0,941

Escala

utilizada (V)20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Com os dados obtidos, verificou-se que

Os valores não foram iguais, mas foram bem próximos, portanto,

satisfatórios.

DIVISOR DE TENSÃO

O circuito da Figura 4 é denominado divisor de tensão, pois a tensão da

fonte E é dividida em tensões menores, proporcionais a R1, R2, R3, etc. Montou-se

um divisor de tensão com uma resistênia fixa Rx e um potenciômetro. Desse modo,

variando a resistência do potenciômetro, a tensão sobre o resistor Rx podia ser

regulada.

Primeiramente, mediu-se a resistência do resistor Rx com um ohmímetro,

que era de 9,86 Ω. A tensão da fonte foi ajustava para 10 V, e o circuito foi montado

com o resistor Rx e o potenciômetro de 10 kΩ, conforme a figura 5:

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Figura 5 - Divisor de tensão ajustável

O potenciômetro foi ajustado de modo a obter-se uma tensão sobre o

resistor Rx, de acordo com a Tabela 2 a seguir. As tensões medidas sobre o

potenciômetro VAB, foram devidamente anotadas na tabela.

Tabela 2 - Valores de tensão para o potenciômetro do divisor de tensão

VRx (V) 9,00 7,01 5,02 4,87

VAB (V) 0,98 2,97 4,96 Não é possível

MEDIDAS DE TENSÃO ALTERNADA

Ao ajustar o muletímetro para medir uma tensão alternada, a tensão

medida é chamada de tensão eficaz (VEF), que é o valor de tensão contante que, ao

ser aplicado a um mesmo resistor que a tensão senoidal dada por , onde VP

é o valor de pico da tensão senoidal, produza a mesma dissipação de potência.

As tensões alternadas das tomadas da bancada foram me didas, e

seus valores eficazes, valores de pico e as escalas utilizadas foram dispostos na

Tabela 3, a seguir:

Tabela 3 - Medidas de Tensão Alternada

Vnominal (V) Escala (V) VEF MEDIDO (V) VPICO (V)

TOMADA DA MESA (1) 220 1000 217 306,88

SAÍDA DA FONTE (1) 6 20 6,07 8,58

SAÍDA DA FONTE (2) 12 20 12,20 17,25

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PROCEDIMENTO 2: Utilização do Amperímetro.

ESCALAS DO AMPERÍMETRO

Da mesma forma que foi feito com o voltímetro, a escolha da escala do

amperímetro foi feita em função da ordem de grandeza da medida a ser realizada.

As escalas do amperímetro utilizado eram de 200 µA – 2 mA – 20 mA –

200 mA – 10 A.

CORRENTE EM FUNÇÃO DA TENSÃO

Montou-se um circuito conforme indicado na Figura 6, a seguir, de modo

que fosse medida a corrente através de um resistor R ligado à fonte de tensão

fornecida.

Figura 6 - Circuito para medida da corrente em função da tensão

ESCOLHA DAS ESCALAS NOS MULTÍMETROS:

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Já que, de acordo com a Tabela 4, a tensão máxima utilizada foi de 10 V,

a escala escolhida no amperímetro teve por base a corrente máxima que poderia

passar para essa tensão e uma resistência de 330 kΩ. Esse valor foi obtido por:

Portanto, a escala utilizada no amperímetro foi de 200 µA. A tensão na

fonte foi ajustada de modo que, sobre o resistor de 330 kΩ, fosse aplicada cada uma

das tensões indicadas na Tabela 4. As correntes correspondentes e as tensões

efetivamente aplicadas foram devidamente anotadas na Tabela 4:

Tabela 4 - Medidas de corrente versus voltagem

V (volts) * V (volts) ** I (µA) V/I (Ω)

2 2,02 6,30 320,6

4 4,03 12,5 322,4

6 6,00 18,6 322,6

8 8,02 24,9 322,0

10 10,03 31,2 321,5

* Voltagem sugerida ** Voltagem efetivamente aplicada

CORRENTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA

Apos certificar-se de que a tensão da fonte estava ajustada em 10 V,

montou-se o circuito mostrado na Figura 7, a seguir:

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Figura 7 - Circuito para medida da corrente em função da resistência

As resistências foram medidas e anotadas conforme segue na Tabela 5:

Tabela 5 - Corrente em Função da Resistência

Resistores RMEDIDO (MΩ) I (µA)

R1 0,328 29,6

R1+R2 0,656 14,8

R1+R2+R3 0,987 9,9

R1+R2+R3+R4 1,317 7,4

R1+R2+R3+R4+R5 1,645 5,9

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5. CONCLUSÃO

Desse modo, com a realização da prática, aprendeu-se a utilizar o

voltímetro e o amperímetro de um multímetro de forma correta, tomando todos os

cuidados para que as medições fossem as melhores possíveis. Também foi

aprendido o conceito e a montagem de um divisor de tensão, o qual distribui a

tensão de um gerador de forma proporcional a cada resistor de uma associação de

resistores.

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QUESTIONÁRIO

1. Indique a escala do multímetro que você utilizaria para medir as

seguintes tensões:

a) Arranjo de 6 pilhas comuns em série;

200 V

b) Alimentação do chuveiro elétrico;

1000 V

c) Bateria de um automóvel.

20 V

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.

A corrente que passa pelo resistor 1 é de 0,05 A, porém, no que concerne à

associação em paralelo, ela se divide, ou seja, a corrente que passa pelo

resistor 2 é de 0,025 A, a mesma que passa pelo resistor 3. Logo:

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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 a um

amperímetro para medir a corrente

fornecida pela fonte E.

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

c) Faça um outro desenho mostrando como medir a corrente em R3.

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5. Em relação ao circuito da questão anterior, calcule a corrente em cada

resistor e indique a escala do amperímetro indicada em cada caso.

Já que Req = 486,2 Ω, a corrente que passar pelo circuito é de 0,02 A.

Portanto,

6. Faça o gráfico de V versus I com os resultados da Tabela 11.4.

7. Faça o gráfico de I versus R com os resulados da Tabela 11.5.

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REFERÊNCIAS

FERRARO, Nicolau Gilberto. Amperímetro. Voltímetro. Ponte de Wheatstone.

São Paulo. 21 de agosto de 2013. Disponível em:

<http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/2013/08/cursos-do-blog-

eletricidade_21.html>. Acesso em: 05 dez. 2013 às 17:37.

RODRIGUES, Thiago. O que é Tensão Elétrica? [S.L.]. 2010. Disponível em:

<http://www.mundomax.com.br/blog/eletronicos/o-que-e-tensao-eletrica/>. Acesso

em: 05 dez. 2013 às 17:25.

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Instituto de Física de São Carlos. Laboratório de

Eletricidade e Magnestismo. Instrumentos de Medidas Elétricas I: Voltímetros,

Amperímetros e Ohmímetros. São Paulo. 2010. Disponível em:

<http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-

2%20FFI0106%20LabFisicaIII/08-InstrumentosdeMedidasEletricas-I.pdf>. Acesso

em: 05 dez. 2013 às 17:53.

VANKS, Estevão. Tensão Elétrica e Diferença de Potencial. [S.L.]. 2008.

Disponível em: <http://www.efeitojoule.com/2008/04/tensao-eletrica-e-ddp.html>.

Acesso em: 05 dez. 2013 às 17:30.

RESNICK, Robert; HALLIDAY, David. Fundamentos de Física, Volume 3:

Eletromagnetismo. 8 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.