As Leis de Kirchhoff

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Associação de Resistores e Leis de Kirchhoff

FISI0153 - LABORATÓRIO DE FÍSICA B (2017.1 - T12)

Componentes do grupo:

Adriano Faria Bispo

Thiago Dantas do Nascimento

Daniela do Nascimento Silva

Hugo Rezende Cavalcante

Roberta Santos Macêdo

São Cristóvão

2017

1. OBJETIVOS

•Analisar um circuito de lâmpadas dispostas em série e em paralelo e o efeito provocado por tais ligações na tensão e na corrente de um circuito;

• Verificar o que ocorre com o circuito quando as lâmpadas são retiradas do mesmo;

• Determinar o valor da corrente total e da tensão total;

• Determinar as resistências dos resistores utilizados no experimento;

• Verificar os valores das resistências internas dos aparelhos utilizados;

• Atestar a validade das leis de Kichorff para o circuito montado.

2. METODOLOGIA

2.1. MATERIAIS

• Duas fontes de tensão elétrica;

• Três resistores com diferentes resistências;

• Cabos;

• Dois multímetros sendo um com função de amperímetro e o outro com função de voltímetro;

• Jumpers;

• Duas lâmpadas de 4 volts;

• Placa de teste.

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Figura 1: Placa de teste utilizada no experimento para montagem de circuito.

2.2. MÉTODO

ROTEIRO EXPERIMENTAL:

O experimento consistiu em seis partes que se apresentam a seguir.

Primeira Parte: Lâmpadas em Série

1- O circuito contendo duas lâmpadas em série foi montado conforme indica a figura 2;

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Figura 2: Lâmpadas associadas em série.

2-Aplicou-se a tensão máxima suportada pelas lâmpadas, observou-se e registrou-se o comportamento das mesmas quando submetidas a essa tensão;

3-A fonte foi desligada e substituiu-se a lâmpada ‘1’ por um jumper;

4. A fonte foi novamente ligada mantendo-se a mesma tensão e o comportamento da lâmpada ‘2’ foi observado e registrado

5. A fonte foi desligada e o jumper retirado;  

6. Religou-se a fonte submetida à mesma tensão e observou-se o que aconteceu.

Segunda parte: Lâmpada em Paralelo.

1. O circuito contendo duas lâmpadas em paralelo foi montado conforme mostra a figura 3;

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Figura 3: Lâmpadas associadas em paralelo.

2. Aplicou-se a tensão máxima suportada pelas lâmpadas, observou-se e registrou-se o comportamento das lâmpadas;

3. A fonte foi desligada e a lâmpada ‘1’ foi retirada do circuito;

4. A fonte foi novamente ligada com a mesma tensão e foi averiguado o que aconteceu.

Terceira Parte: Associação de resistores em série e em paralelo.

1. Foram escolhidos 4 resistores com diferentes resistências sendo as mesmas medidas no multímetro na função de ohmímetro;

2. Os 3 resistores foram dispostos em série R1,R2,R3 e em paralelo R3 e R4 como mostra a figura 4;

3. A resistência total do circuito foi medida por três vezes com a fonte desligada;

 4. Com uma tensão de 5V sendo aplicada no circuito, foram medidas a corrente e a tensão total;

5. Para cada resistor foram medidas três vezes os valores da corrente e da tensão.  

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Figura 4: Resistores em Série e em Paralelo

Quarta Parte: Leis de Kirchhoff

1. Foram definidas as malhas e os nós.

2. O circuito foi montado de acordo com a figura 5.

3. Duas fontes são utilizadas: uma de cinco volts e outra de nove volts;

4. Os valores de tensão e corrente em cada resistor foram medidos três vezes.  

5. Durante o experimento substituímos o R4 por uma segunda fonte e encontramos os valores

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Figura 5. Esquema de ligação do Circuito 4, para estudo das Leis de Kirchhoff

4. Resultados e Discussões

A primeira e a segunda parte do experimento consistiram em utilizar lâmpadas de que foram dispostas em série e em paralelo permitindo que fossem feitas as seguintes observações:

Na associação em série, com a aplicação de uma tensão de 4 V e uma determinada corrente  em A, as duas lâmpadas acenderam com pouco intensidade e foi observado um valor de corrente de 0,01 A. Após a retirada de  uma das lâmpadas e em seu lugar posicionado um jumper. A tensão aplicada foi a mesma da anterior e a corrente foi equivalente a 0,03 A, a lâmpada nesse momento acendeu com brilho intenso. Posteriormente, a lâmpada foi retirada, porém a mesma não foi substituída por um jumper, a tensão foi mantida em 4 V, e neste caso a lâmpada presente no circuito não acendeu, pois o circuito ficou aberto e como a ligação entre as lâmpadas foi feita em série, a corrente elétrica não pode passar devido a essa abertura no circuito.

Na associação em paralelo, as lâmpadas acenderam com maior brilho sendo a tensão de 4 V, a lâmpada acende com um brilho intenso e uma corrente de 0.06 A. Quando uma das lâmpadas foi retirada, a lâmpada remanescente permaneceu acessa com o mesmo brilho já que nesse tipo de associação a corrente elétrica se divide e segue dois caminhos distintos sendo que apesar de um dos caminhos ter sido aberto, o outro continuou fechado e permitiu a passagem de corrente elétrica o que explica a lâmpada permanecer acessa.

Pelo que foi observado, a associação em paralelo seria a mais indicada para a obtenção de uma maior luminosidade. Numa associação em série, a resistência equivalente corresponde à soma das resistências dos componentes enquanto que em uma associação em paralelo, o inverso da resistência equivalente é igual à soma dos inversos das resistências dos resistores associados.

Ao compararmos esta resistência equivalente com a resistência equivalente da

Resistor Nº 1	Resistor Nº 2	Resistor Nº 3	Resistor Nº 4
Resistência	5500	Resistência	4700	Resistência	2200	Resistência	10000
Nominal	Nominal	Nominal	Nominal
(Ω)	(Ω)	(Ω)	(Ω)
Tolerância	5%	Tolerância	5%	Tolerância	5%	Tolerância	5%
Nominal (%)	Nominal (%)	Nominal (%)	Nominal (%)
	Resistência (Ω)		Resistência (Ω)		Resistência (Ω)		Resistência (Ω)
Medida	5560	Medida	4790	Medida	2230	Medida	10020
σb (= σc)	1	σb (= σc)	1	σb (= σc)	1	σb (= σc)	1
Resultado	(5560 ± 1)	Resultado	(4790 ± 1)	resultado	(2230 ± 1)	resultado	(10020 ± 1)
Resistências Equivalentes Calculadas
Associação em Série: Req série(Ω) = 10350                            Associação em paralelo: Req paralelo (Ω) =1824

associação em série percebemos que seu valor é menor o que consequentemente permitirá uma maior passagem de corrente elétrica em um circuito associado em paralelo. Podemos destacar também que circuitos em paralelo são mais seguros, pois se um dos dispositivos queimar ou for removido do circuito como foi feito nesse experimento com a lâmpada, a corrente elétrica não deixará de fluir para os outros equipamentos do circuito.