EXPERIMENTO 3 – CIRCUITO SÉRIE, PARALELO E MISTO DE RESISTORES PDF

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Resumo teórico sobre circuito série, paralelo e misto de resistores, com roteiro de experimento prático. ...

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EXPERIMENTO 3 – CIRCUITO SÉRIE, PARALELO E MISTO DE RESISTORES 1. Objetivos  Saber reconhecer e montar uma associação série, uma associação paralela e uma associação mista de resistores;  Identificar um circuito série e paralelo (associação mista);  Conhecer as diferenças em termos de tensão e corrente entre as associações;  Ser capaz de determinar a resistência equivalente de uma associação. 2. Equipamentos e Componentes  1 Multímetro Digital;  1 Proto Board;  1 Fonte de Tensão c.c.;  Resistores: R1 = 6,8 kΩ R3 = 3,9 kΩ R2 = 2,2 kΩ R4 = 3,3 kΩ

R5 = 10 kΩ R6 = 10 kΩ

R7 = 10 kΩ R8 = 10 kΩ

3. Informação Teórica 3.1. Associação Série Uma conexão série dos elementos de um circuito é aquela onde a mesma corrente flui em cada um dos elementos. A tensão através dos elementos individuais na conexão série pode, todavia, ser diferente. A figura 1 mostra a estrutura básica da conexão série. Figura 1. R2

R1

Para o caso dos resistores, o valor equivalente da associação é dado pela soma dos valores ôhmicos de cada um dos resistores associados. RTotal  R1  R2  R3  .......  RN 3.2. Associação Paralela Uma associação em paralelo de elementos em um circuito é aquela onde todos os elementos estão submetidos a mesma tensão. A corrente que flui através de cada elemento pode, todavia, ser diferente. A figura 2 mostra a estrutura básica da conexão em paralelo. Figura 2.

R1

R2

Para o caso dos resistores, o valor equivalente da associação é fornecido pela expressão.

1 1 1 1 1     ............  Req R1 R2 R 3 Rn 3.3. Correntes e Tensões nas Associações Como já foi mencionado, em uma associação série de resistores a corrente é comum a todos os resistores associados, enquanto que em uma associação paralela, a tensão é comum a todos os resistores associados. Aplicando-se a Lei de Ohm para ambos os casos, pode-se concluir: Laboratório de Circuitos Elétricos I – FEEB/UFPA

EXPERIMENTO 3 – CIRCUITO SÉRIE, PARALELO E MISTO DE RESISTORES Associação Série: se os resistores associados forem de valores diferentes, a queda de tensão em cada um deles será diferente, uma vez que a corrente é a mesma:

VR1  R1  I

VR 2  R2  I

Associação Paralela: Se os resistores associados forem de valores diferentes, a corrente que flui através de cada um deles será diferente, uma vez que a tensão aplicada é igual para todos:

I R1 

V R1

I R2 

V R2

3.4. Associação Série/Paralela Raramente encontra-se em um circuito uma associação puramente série ou paralela. É bastante comum a mistura dos dois tipos de associação, como mostrado na figura 3. Figura 3. R3

R1

R2

Nestes casos, a determinação da resistência equivalente deve ser feita passo a passo, utilizando as expressões: Série

RTotsal  R1  R2  R3 ....... R N Paralela

1 1 1 1 1     ............  Req R1 R2 R3 Rn Há situações que não se pode determinar a forma de ligação entre os resistores (série/paralela), nestes casos é comum utilizar a Transformação Estrela/Triângulo e Triângulo/Estrela, para que assim se possa verificar as associações série e paralela entre tais elementos de circuitos. Transformação Estrela/Triângulo a

c

b Rac

Rb

Rbc b

a Rc c

Ra  Rb  Ra  Rc  Rb  Rc Rb R  Rb  Ra  Rc  Rb  Rc Rab  a Rc R Rb  R a Rc  Rb Rc Rbc  a Ra R ac 

Ra

Rab

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EXPERIMENTO 3 – CIRCUITO SÉRIE, PARALELO E MISTO DE RESISTORES Transformação Triângulo / Estrela Rac  Rab Rac  Rbc  Rbc Rac  Rbc Rc  Rac  Rab  Rbc Rab  Rbc Rb  Rac  Rab  Rbc Ra 

4. Prática 4.1. Associação Série a) Monte o circuito da figura 4 (utilize o proto board). Figura 4. R1

R2

R3

R4

b) Calcule a resistência equivalente e anote na tabela 1. c) Utilizando o multímetro (função ohmímetro), meça a resistência equivalente do circuito e anote na tabela 1. d) Aplique uma tensão de 4 Volts ao circuito (utilize o voltímetro para o ajuste do valor) e meça a corrente fornecida pela fonte (anote na tabela 2). Tabela 1. RCalculada RMedida RLei de Ohm Tabela 2. IFonte (mA) VFonte (V) e) Através da Lei de Ohm (valores medidos - tensão e corrente) calcule o valor da resistência e anote o resultado na tabela 1. 4.2. Associação Paralela a) Monte o circuito da figura 5 (utilize o proto board). Figura 5.

R5

R6

R7

R8

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EXPERIMENTO 3 – CIRCUITO SÉRIE, PARALELO E MISTO DE RESISTORES b) Calcule a resistência equivalente e anote na tabela 3. c) Utilizando o multímetro (função ohmímetro), meça a resistência equivalente do circuito, anotando os valores na tabela 3. d) Aplique uma tensão de 4 Volts ao circuito (utilize o voltímetro para o ajuste do valor) e meça a corrente fornecida pela fonte (anote na tabela 4). Tabela 3. RCalculada RMedida RLei de Ohm Tabela 4. IFonte (mA) VFonte (V) e) Através da Lei de Ohm (valores medidos - tensão e corrente) calcule o valor da resistência e anote o resultado na tabela 3. 4.3. Associação Série/Paralela a) Monte o Circuito A da figura 6 (utilize o proto board). Figura 6. R5

R1

R2

R8

Circuito A

Circuito B b) Calcule a resistência equivalente e anote na tabela 5. c) Utilizando o multímetro (função ohmímetro), meça a resistência equivalente do circuito, anotando os valores na tabela 5. d) Aplique uma tensão de 4 Volts ao circuito (utilize o voltímetro para o ajuste do valor) e meça a corrente fornecida pela fonte (anote na tabela 6). Tabela 5. Circuito A Circuito B RCalculada RMedida RLei de Ohm Laboratório de Circuitos Elétricos I – FEEB/UFPA

EXPERIMENTO 3 – CIRCUITO SÉRIE, PARALELO E MISTO DE RESISTORES Tabela 6 Circuito A

Circuito B

IFonte (mA) VFonte (V) e) Através da Lei de Ohm (valores medidos - tensão e corrente) calcule o valor da resistência e anote o resultado na tabela 5. f) Monte o Circuito B da figura 6 (utilize o proto board). g) repita os itens b a e para esse novo circuito montado. 4.4. Associação “indeterminada” a) Monte o circuito da figura 7 (utilize o proto board). Figura 7.

b) Calcule a resistência equivalente e anote na tabela 7. Para isso, utilize a Transformação Estrela/Triângulo e Triângulo/Estrela. c) Utilizando o multímetro (função ohmímetro), meça a resistência equivalente do circuito, anotando os valores na tabela 7. d) Aplique uma tensão de 4 Volts ao circuito (utilize o voltímetro para o ajuste do valor) e meça a corrente fornecida pela fonte (anote na tabela 8). Tabela 7. RCalculada RMedida RLei de Ohm Tabela 8. IFonte (mA) VFonte (V) e) Através da Lei de Ohm (valores medidos - tensão e corrente) calcule o valor da resistência e anote o resultado na tabela 7.

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EXPERIMENTO 3 – CIRCUITO SÉRIE, PARALELO E MISTO DE RESISTORES 5. Questões 5.1. Ache a resistência equivalente do circuito da figura 8. Figura 8.

R1

R2

R3

R4

a) R1 = 3,9 k; R2 = 3,9 k; R3 = 3,9 k; R4 = 3,9 k. b) R1 = 10 k; R2 = 3,9 k; R3 = 15 k; R4 = 4,7 k. 5.2. Ache a resistência equivalente do circuito da figura 9. Figura 9. R1

R2

R3

R4

a) R1 = 2,7 k; R2 = 5 k; R3 = 2,2 k; R4 = 18 k. b) R1 = 18 k; R2 = 8,2 k; R3 = 6,8 k; R4 = 15 k. 5.3. Ache a resistência equivalente do circuito da figura 10. Figura 10. R3

R1

R2

a) R1 = 8,2 k; R2 = 12 k; R3 = 2,2 k. b) R1 = 10 k; R2 = 6,8 k; R3 = 4,7 k. 5.4. Ache a resistência equivalente do circuito da figura 11. Figura 11.

a) R1 = 8,2 k; R2 = 12 k; R3 = 10 k; R4 = 15 k; R5 = 18 k. b) R1 = 10 k; R2 = 6,8 k; R3 = 4,7 k; R4 = 15 k; R5 = 18 k.

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