Laboratório virtual eletrodinâmica

TAMIRES GREGÓRIO MENESES VICTOR SAID DOS SANTOS SOUSA

VICTÓRIA BENVENUTO DA SILVA CABRAL

EXPERIMENTO II:

ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES E POTÊNCIA ELÉTRICA

Salvador

2012

TAMIRES GREGÓRIO MENESES VICTOR SAID DOS SANTOS SOUSA

VICTÓRIA BENVENUTO DA SILVA CABRAL

EXPERIMENTO II:

ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES E POTÊNCIA ELÉTRICA

O presente relatório, baseado em experimentos teóricos/virtuais, foi solicitado pelo professor Jancarlos Lapa, com o objetivo de avaliação parcial da II Unidade da disciplina de Física III, do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Bahia-IFBA, Coordenação de Automação e Controle. Orientador: JanCarlos Lapa

Salvador

2012

PROCEDIMENTOS

a) Ligue inicialmente cada uma das lâmpadas do circuito para verificar se uma

delas brilha mais que a outras.

b) Use o multímetro na posição de ôhímetro adequada para medir a resistência

de cada uma delas (o circuito terá que está desligado)

c) Explore a placa de circuito de acordo com os arranjos abaixo e com a ajuda

do multímetro anote os valores de cada variável na tabela abaixo

ARRANJO A ARRANJO B ARRANJO C

ARRANJO RESISTÊNCIA TENSÃO CORRENTE POTÊNCIA RESISTOR

EQUIVALENTE

A

L1

L2

L3

ANÁLISE E DISCUSSÕES

Na análise da atividade procurem responder algumas questões experimentais:

a) O que é possível dizer sobre os valores de V, R e I em cada um dos arranjos?

b) Escreva o cálculo para se obter resistor equivalente de cada arranjo a partir

dos dados experimentais.

c) Como você explica a intensidade do brilho das lâmpadas quando associadas

em cada arranjo?

ANÁLISE E DISCUSSÕES: RESPOSTAS

a) O que é possível dizer sobre os valores de V, R e I em cada um dos arranjos?

R: Arranjo A – em série: o arranjo em série caracteriza-se por haver uma variação de

tensão (V) em cada resistor. À medida que a corrente (I) passa pelos resistores, de

acordo com a resistência (R) destes haverá uma alimentação maior ou menor de

tensão. Dependendo desta resistência, quanto maior a resistência maior a tensão de

alimentação e menor será a corrente, apesar da corrente nos circuitos em série

serem sempre constantes.

Arranjo B – Em Paralelo: este arranjo caracteriza-se por uma variação da corrente e

uma uniformidade da tensão. Quanto maior for a resistência menor será a corrente

naquele trecho, enquanto a tensão será a mesma em todos os resistores. Sendo

que a corrente final será a igual a corrente inicial, que nada mais é do que a soma

das correntes em cada trecho.

Arranjo C – Misto: já neste resistor ocorrem os fenômenos explicados anteriormente,

porém de forma parcial. Inicialmente a tensão será reduzida quando a corrente for

submetida ao resistor em série. Após esta redução a corrente se dividirá de acordo a

necessidade da resistência de cada lâmpada e a tensão será a mesma para ambos.

Depois de saírem do circuito em série, as correntes irão se somar e tornar-se-ão

igual à corrente inicial.

b) Escreva o cálculo para se obter resistor equivalente de cada arranjo a partir

dos dados experimentais.

R: Arranjo A – em série: Re = R1+R2+R3 => Re = 5 + 10 + 15 => Re = 30 Ω

Dado: R1 = 5,0 Ω; R2 = 10,0 Ω; R3 = 15,0 Ω

Arranjo B – Em Paralelo: 1/Re=1/R1+1/R2+1/R3 ou Re = R/n => Re=3/10=> Re ≈ 3,3Ω

Dado: R1 = R2 = R3 = 10 Ω

Arranjo C – Misto: Ref = Res + Rep => Ref = 10,0 + 10/2 => Ref = 15 Ω

Dado: R1 = R2 = R3 = 10 Ω

c) Como você explica a intensidade do brilho das lâmpadas quando associadas

em cada arranjo?

R: Arranjo A – em série: como já explicado, este arranjo caracteriza-se por

haver uma variação de tensão em cada resistor e a tensão irá se dividir de

acordo com a quantidade de resistores, sendo a corrente contínua. Desta

forma quanto maior for à resistência, maior será a luminosidade da lâmpada,

já que haverá uma necessidade de alimentação maior que as outras. Sendo

que há uma perda de tensão a cada vez que esta passar por um dos

resistores. E a medida que esta passa pelas outras lâmpadas a luminosidade

da próxima será menor, já que a alimentação será dividida pelas três

lâmpadas. Sendo assim, a menos que a resistência das lâmpadas seja igual,

o brilho da lâmpada será sempre diferente. Lembrando que P = V·I, sendo

assim a potência dissipada (e que é responsável pela luminosidade) pela

lâmpada será menor quanto menor for a tensão (já que a corrente é

constante), e devido a isso a medida que há uma redução de tensão a cada

resistor, diminui-se assim potência e consequentemente a luminosidade.

Arranjo B – Em Paralelo: já neste arranjo o brilho das lâmpadas será igual

caso as lâmpadas possuam mesma resistência, pois a tensão será a mesma

para ambas. Sendo a tensão a mesma nos dois casos o brilho das lâmpadas

será sempre o máximo possível, sem ter nenhuma influência com o brilho das

outras lâmpadas, diferente do primeiro arranjo que o brilho das lâmpadas são

dependentes. Sendo que P = V·I, a potência dissipada pela lâmpada será

igual (neste caso), pois a resistência será igual e consequentemente a

corrente também, sendo que a tensão é a mesma em todos os pontos, o que

acarretará em uma luminosidade igual em todas as lâmpadas, já que a

corrente e tensão serão as mesmas.

Arranjo C – Misto: Neste arranjo após haver uma redução de tensão que

ocasionará em um maior brilho por parte da lâmpada em série, as lâmpadas

em paralelo irão ter um brilho baseado na tensão que “sobrar”, sendo que as

lâmpadas em paralelo terão mesma tensão, podendo variar o brilho ou não,

dependendo da tensão. Porém irão brilhar o máximo possível, sem esquecer

que inicialmente haverá uma redução de tensão e por consequência de brilho

por parte da lâmpada disposta em série. Como P = V·I, a potência dissipada

irá depender de dois fatores: o primeiro: a queda de potência por parte do

circuito em série. A segunda: a “sobra” de potência que será dividida entre as

duas lâmpadas em paralelo. Sendo assim, o brilho da lâmpada em série será

mais intenso, enquanto os das lâmpadas em paralelo serão iguais, já que

estas possuem resistências iguais (o que acarreta em tensão e corrente

iguais).

d) Caso você remova ou desligue uma das lâmpadas em cada arranjo o que

acontece com as outras?

R: Arranjo A – Em Série: Caso haja a retirada de uma das três lâmpadas

existentes neste arranjo haverá uma abertura do circuito e as lâmpadas que

restaram automaticamente desligarão. Isso ocorre devido à dependência que

existe entre as lâmpadas e por sua corrente ser contínua e sem interrupções,

ao retirar uma das lâmpadas que servem como “condutores”, retira-se a

continuidade do circuito, o que ocasiona na interrupção deste e

consequentemente no desligamento das lâmpadas..

Arranjo B – Em Paralelo: Neste caso não haverá nenhuma alteração nas

outras lâmpadas quando uma destas é retirada. Como estão em paralelo à

corrente não é contínua, ou seja, esta corrente é dividida entre as lâmpadas

presentes no circuito fechado. Por exemplo, caso haja uma corrente de

entrada de 4 A e de resistências iguais, esta corrente será dividida de acordo

com o número de lâmpadas presentes no circuito. Se houver 2 lâmpadas, a

corrente que passará em cada uma será de 2 A. Se retirarmos uma destas

duas lâmpadas o circuito ao invés de ser paralelo será em série, ou seja, a

corrente que passaria na lâmpada retirada agora passa na lâmpada que

continuaria no circuito.

Arranjo C – Mista: No arranjo C a retirada de uma das lâmpadas do circuito

dependeria da localização desta lâmpada, ou seja, se ela está presente na

associação de resistores em série ou se a mesma está presente na

associação de resistores em paralelo. Caso a mesma esteja presente na

associação em série ocorreria à situação já explicada no arranjo A, o circuito

desligaria. Mas se por acaso esta lâmpada estivesse presente na associação

em paralelo ocorreria à situação explicada na resolução anterior (Arranjo B),

nada aconteceria com o circuito.

ANEXO A – ARRANJO A: RESISTORES EM SÉRIE

Tabela 1 – Informações do Experimento: Arranjo A

ARRANJO RESISTÊNCI

A TENSÃO CORRENTE POTÊNCIA

RESISTOR EQUIVALENTE

Unidade Ohms (Ω) Volts (V) Ampères (A) Watts (W) Ohms (Ω) Equações R = V/I V = R·I I = V/R P = V·I Re = R1+R2+R3

A L1 5,0 3,0 0,6 1,8

30,0 L2 10,0 6,0 0,6 3,6 L3 15,0 9,0 0,6 5,4

Fonte: Modelo IFBA, informações experimentais.

Ilustração 1 – Circuito Elétrico com o 1º Arranjo – construção realista

Fonte: autoria própria

Figura 2 - Circuito Elétrico com o 1º Arranjo – construção esquemática no Proteus - Isis Professional: Resistores equivalentes


Figura 3 - Circuito Elétrico com o 1º Arranjo – construção esquemática no Proteus - Isis Professional


ANEXO B – ARRANJO B: RESISTORES EM PARALELO

Tabela 2 – Informações do Experimento: Arranjo B

ARRANJO RESISTÊNCI



Unidade Ohms (Ω) Volts (V) Ampères (A) Watts (W) Ohms (Ω) Equações R = V/I V = R·I I = V/R P = V·I 1/Re=1/R1+1/R2+1/R3

B L1 10,0 18,0 1,8 32,4

≈3,3

L2 10,0 18,0 1,8 32,4 L3 10,0 18,0 1,8 32,4



7 Fonte: autoria própria



Figura 6 - Circuito Elétrico com o 2º Arranjo – construção esquemática: resistores equivalentes


ANEXO C – ARRANJO C: RESISTORES MISTOS

Tabela 3 – Informações do Experimento: Arranjo C

ARRANJO RESISTÊNCI



Unidade Ohms (Ω) Volts (V) Ampères (A) Watts (W) Ohms (Ω) Equações R = V/I V = R·I I = V/R P = V·I Ref = Res + Rep

C L1 10,0 18,0 1,8 32,4

15,0 L2 10,0 9,0 0,9 8,1 L3 10,0 9,0 0,9 8,1






Figura 9 - Circuito Elétrico com o 3º Arranjo – construção esquemática: resistores equivalentes


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