Laboratório de Física Geral e Experimental B Lei de Kirchhoff

[pic 1]

Universidade Federal do Amazonas

Relatório nº 03: Lei de Kirchhoff

Laboratório de Física Geral e Experimental B

Realização da experiência: 02/11/2016

Entrega do Relatório: 09/11/2016

SUMÁRIO

Objetivo............................................................................. 02

Introdução Teórica............................................................ 03

Procedimento Experimental.............................................. 05

Conclusão......................................................................... 08

Referências Bibliográficas................................................ 09

Objetivo

        Este experimento tem por objetivo determinar as correntes( i1,i2 e i3) e tensão em um circuito por meio das regras de Kirchhoff.

Introdução Teórica

        A Lei de Kirchhoff é empregada apenas em circuitos elétricos mais complexos, a partir da utilização de duas regras, lei da conservação de energia e de carga elétrica, enquanto que em circuitos elétricos simples se é analisado de acordo com  as regras de associações de resistores em série e em paralelo na relação V=Ri.

        Para estudar esta lei, teremos que definir o eu são nós e malhas em um circuito. Um ponto onde três ou mais condutores estão conectados é denominado nó, e qualquer caminho condutor fechado é chamado malha.

[pic 2]

        Analisando a figura à cima, podemos notar que a e d são nós, e as malhas correspondem aos pontos afed, adcd e badc.

As regras de Kirchhoff são as seguintes:

- A soma das correntes que o deixam(aquelas cujas apontam para fora do nó) é igual a soma das correntes que chegam até ele (conservação de energia).

[pic 3]

- A soma algébrica das forças eletromotrizes em qualquer malha é igual a soma algébrica das quedas de potencial ou dos produtos iR contidos na malha (conservação de energia).

[pic 4]

        Para analisar um circuito utilizando as regras de Kirchhoff, é preciso, inicialmente, definir um sentido arbitrário para todas as correntes existentes nele.

[pic 5]

Fig 1: Circuito com malhas e nós

A figura 1 mostra um circuito cujos elementos têm os seguintes valores:
E1=2,1 V, E2=6,3 V, R1=1,7 Ώ, R2=3,5 Ώ. Aplicando a regra dos nós, obtém-se:

i1 + i2 = i3

Aplicando a 2ª Lei de Kirchhoff a partir do ponto a percorrer a malha abcd no sentido anti-horário, tem-se:

[pic 6]

Se percorrermos a malha adef no sentido horário temos:

[pic 7]

        Resolvendo as equações 1, 2 e 3, obtém-se as correntes i1, i2 e i3. Se o valor obtido for negativo para uma determinada corrente ou força eletromotriz, isso indica que o sentido correto  para ela é o oposto ao que lhe foi atribuído.

 

Procedimento Experimental

        Para a prática laboratorial, foram utilizados alguns materiais essenciais para avaliação dos parâmetros pedidos para resolução do relatório:

Materiais empregados:

• 3 resistores
• 3 fios de conexões
• 2 fonte de CC variável
• 1 amperímetro
• 1 protoboard

[pic 8]

Experimento

        A partir das seguintes etapas foi possível realizar o experimento.

1. Primeiramente, foi montado o circuito conforme a figura acima. Foi feito a leitura dos três resistores através do código de cores.

2. Depois, ajustamos a fonte V1 para 6V e a fonte V2 para 3V.

3. Em seguida, medimos as tensões, correntes e resistência de cada resistor, anotando os valores na tabela.

Valores obtidos experimentalmente:

	Tensão (v)
VR1	3.41
VR2	2.60
VR3	5.60

	Corrente (mA)
I1	34.2
I2	17.2
I3	17.1

	Resistores (ohms)
R1	100
R2	150
R3	326

Tratamento de dados

1. Com os valores obtidos, usamos as leis de Kirchhoff para calcular as corrente i1, i2 e i3 no circuito. Em seguida, calculamos as diferenças de potencial VR1, VR2 e VR3 nos resistores R1, R2 e R3.

- Resolvendo o circuito pela segunda lei de Kirchhoff.

- Mas pela Primeira Lei de Kirchhoff, podemos perceber que a corrente i1 é igual a soma de 12 + i3. Logo, temos:

i1 = i2 + i3 (I)

        Malha 1: VR1 – 150.I1 + 150.I2 – 100.I1 = 0

        Malha 2: VR2 + 150.I1 – 150.I2 – 326.I2 = 0