Relatório de física eltro maguinetica esperimental

1 – Introdução teórica

        Devido ao primeiro contato com o laboratório da disciplina de Física II, esse experimento tem o objetivo principal de nos familiarizar com os instrumentos de medida e a montagem de circuitos básicos. Com isso, comparar a prática com a teoria passa, especificamente a Lei de Coulomb.

        Os três equipamentos utilizados foram o Voltímetro, Amperímetro e Ohmímetro, todos analógicos. Os três instrumentos têm um componente em comum chamado Galvanômetro. Este, por sua vez, consiste basicamente em uma bobina quadrada que ao receber um sinal de corrente elétrica, interage com ímãs permanentes e se move (gira). Acoplado a essa bobina tem o ponteiro do instrumento que marca as medidas.  Cada um deles têm um circuito ligado a essa bobina que envia essa corrente para a bobina proporcional com o que está medindo, tensão, corrente ou resistência, no voltímetro, amperímetro ou ohmímetro respectivamente.

        O processo de medição sempre apresenta incertezas, seja ele de que natureza for, medindo qualquer tipo de grandeza física. Nesse caso em específico, devido a natureza analógica dos instrumentos, a incerteza em cada medição foi dada pela metade da menor divisão de leitura do instrumento.

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2 - Ohmímetro

        Recebe esse nome devido à unidade da grandeza (resistência elétrica) que ele mede, o Ohm (Ω). Esse instrumento possui alguns cuidados antes de usá-lo. O primeiro é garantir que o circuito esteja aberto, ou seja, sem nenhuma fonte de alimentação ligada a ele, pois o ohmímetro é o único que possui uma bateria interna e a tensão existente no circuito pode interferir na tensão dessa bateria e provocar uma medição incorreta.

        Outro passo importante é ajustar a calibração do instrumento sempre que for começar a utilizá-lo ou mudar de escala. Cada escala possui uma resistor padrão interna a qual é utilizada pelo instrumento para realizar as medidas, desse modo a resistência de ajuste, ajusta o circuito para trabalhar com aquela resistor interna. Quando trocamos de escala, troca-se o resistor padrão interno, porém o de ajuste continua na mesma posição, ou seja, com uma referência diferente da que se precisa. Faz-se esse ajuste encostando as ponteiras positiva e negativa uma na outra e girando o botão de ajuste até que o ponteiro marque 0Ω. Ele marca 0 pois com as ponteiras em contato, não há resistência elétrica entre elas.

        Um ponto importante a ser considerado é a escolha de escala para realizar a medição. Quando o valor da resistência elétrica pode ser medido em mais de uma escala, deve-se pegar a que proporciona menor incerteza a sua medição. Desse modo sua medida encontrada terá uma precisão maior.

        Desligando o circuito e zerando a escala começam-se as medições. O Ohmímetro deve ter suas ponteiras ligadas nas extremidades dos resistores, afim de que ele faça passar por eles uma corrente. Assim, o circuito do instrumento mede a dificuldade da mesma de passar pelo resistor, ou seja, a resistência elétrica. Abaixo encontra-se o esquema de ligação do ohmímetro.

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Figura 1 – Esquema de ligação do Ohmímetro com o resistor.

3 - Amperímetro

        O Amperímetro também recebe esse nome devido a unidade da grandeza que ele mede (corrente), o Ampére. O Amperímetro necessita que a corrente a ser medida passe por ‘dentro’ dele sem que interfira significativamente no circuito. Por essa razão ele é colocado em série com o mesmo e para que a interferência seja desprezível a resistência interna do instrumento tem que ser muito pequena, em relação a escala em que está sendo realizada tal medição.

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Figura 2 – Esquema de ligação do Amperímetro no circuito.

        Diferente da medição de resistência elétrica, a polaridade do circuito interfere na medição de corrente elétrica. A bobina do galvanômetro gira em sentidos diferentes de acordo com o sentido da corrente que passa por ela. Caso eu inverta a polaridade do amperímetro no circuito, a corrente que passará pela bobina estará no sentido oposto e o ponteiro marcará o valor para o outro lado, que não possui escala nem espaço para a medição. Isso pode danificar o instrumento.

        Mais um outro cuidado deve ser tomado ao se medir corrente elétrica, a escolha da escala. Podem ocorrer duas situações distintas, ter a possibilidade de realizar um calculo teórico para ter-se uma ideia da intensidade da corrente ou não se conhecer nada sobre ela. No primeiro caso, pega-se a escala imediatamente acima do valor encontrado pelos cálculos. No segundo caso escolhe-se a maior escala possível, por que se a corrente for muito menor basta diminuir a escala e chegar na adequada, porém se escolhe-se uma escala menor e a corrente for superior a ela, danifica-se o equipamento. A escala adequada segue a ideia do ohmímetro, que é a que proporciona uma menor incerteza.

4 - Voltímetro

        Também chamado assim devido ao Volt, unidade de tensão, grandeza física medida pelo instrumento. Ele deve ser ligado em paralelo com o circuito também com o objetivo de não interferir no mesmo. Assim, ao contrário do amperímetro, sua resistência interna deve ser muito grande em relação ao que se está medindo para que apenas uma quantidade desprezível de corrente seja desviada do circuito e passe pelo instrumento.

[pic 3]

Figura 3 – Esquema de ligação do Voltímetro no circuito.

        Pelo mesmo motivo do amperímetro, caso se inverta a polaridade do voltímetro, seu circuito elétrico fará passar uma corrente no sentido oposto na bobina do galvanômetro e isso fará o seu ponteiro ir para fora da escala, o que também pode danificar o equipamento.

        Para a definição da escala do voltímetro deve-se respeitar os critérios dos dois últimos acima. Partir da maior escala e ir abaixando até chegar na que realiza a medição com menor incerteza, ou caso tenha a possibilidade de realizar cálculos teóricos, pegar a escala imediatamente acima, que não coincidentemente é a que proporciona menor incerteza na medição.

5- Objetivo

        Devido ao primeiro contato com o laboratório da disciplina de Física II, esse experimento tem o objetivo principal de nos familiarizar com os instrumentos de medida e a montagem de circuitos básicos. Com isso, comparar a prática com a teoria passa, especificamente a Lei de Coulomb.

6- Metodologia

        Após todo esse conhecimento teórico adquirido sobre os instrumentos de medição, foram realizadas algumas medidas.

 Primeiramente precisávamos saber o valor nominal dos resistores, para facilitar a escolha da escala. Para isso consultamos o código de cores dos resistores. Nesse código cada cor tem um valor e a leitura é feita da seguinte fora. As primeiras duas cores dos resistores são de dezena e unidade respectivamente, terceira corresponde a uma potência de 10 e a última corresponde a faixa de incerteza daquele valor nominal.