Multímetro

Resumo e Introdução ao problema.

O multímetro é um aparelho de medida elétrica, capaz de realizar a medição elétrica de três tipos diferentes: Voltímetro, Ohmímetro e Amperímetro. Esse instrumento foi à base para realizar este experimento no laboratório de física.

A definição sobre qual medição será realizada, acontece por uma chave rotativa que seleciona a função desejada. Existem dois tipos de multímetros, os analógicos e os digitais. Multímetros analógicos são baseados nos Galvanômetros, cuja verificação da leitura acontece por meio de força eletromagnética em seu ponteiro. Multímetros Digitais são compostos por um componente eletrônico versátil, chamado de amplificador operacional e têm como base, uma alta resistência de entrada capaz de mudar o ganho de tensão, corrente ou resistência elétrica.

Em suma, nesse experimento será comparado o valor da resistência com o valor nominal de um resistor, uma lâmpada e uma solução salina. Além disso, será discutido (a) a razão de a lâmpada não obedecer a lei de Ohm, o comportamento da resistência em função da intensidade luminosa e se a condutividade da solução salina é proporcional a concentração do soluto.

Descrição do modelo teórico aplicado ao problema

Nessa atividade usaram-se dois voltímetros digitais com suas diversas funções. Mediu-se a corrente elétrica de 3 elementos resistivos com uma voltagem aplicada. Na primeira parte do ensaio montou-se o circuito a baixo para testar a lei de Ohm de um resistor , para isso coletou-se os dados da corrente em função da voltagem e calculou-se a resistência do mesmo. Na segunda parte, através do mesmo circuito, também se coletou os dados da corrente em função da voltagem, mas de uma lâmpada. Nessa parte espera-se que o gráfico tenha um comportamento não linear. E por último na terceira parte, observou-se a condutividade de uma solução de NaCl, espera-se que para soluções de pequenas concentrações a condutividade da solução seja proporcional a concentração do soluto.

Figura 1. Circuito elétrico para medir resistência. O amperímetro e o voltímetro usou-se o multímetro. R representa o elemento resistivo.

Descrição detalhada do aparato experimental e procedimento de medida.

Resistor de carbono

Mediu-se a resistência do resistor com o multímetro na função ohmimetro e montou-se o circuito conforme a Figura 1 com uma fonte de voltagem contínua (modo DC). Obtiveram-se os dados da corrente em função da voltagem para 11 valores de voltagem entre -10 e 10V (o zero incluído), adicionou-se as incertezas nas medidas . Um gráfico de tensão (V) versus corrente (I) pôde ser feito.

Lâmpada

Mediu-se a resistência da lâmpada utilizando o multímetro na função Ohmimetro. Montou-se o circuito conforme Figura 1 utilizando a lâmpada como elemento resistivo e uma fonte de voltagem contínua (modo DC). Mediu-se a corrente (i) como a resistência do filamento de tungstênio; (ii) a não linearidade do elemento. Fez-se um gráfico dos seus dados.

Solução de NaCl

Montou-se o circuito utilizando a cuba de plástico com eletrodos e uma fonte de voltagem alternada (modo AC). Verificou-se que sem água na cuba a corrente é nula e tomou-se cuidado com a limpeza do sistema, pois a sujeira pode ser uma fonte de interferência, uma vez que ela adicionará certa resistência à solução.

Colocou-se 400 ml de água destilada na cuba e determinou-se a resistência, a distância entre os eletrodos foi mantida fixa (eletrodos bem afastados) e a voltagem fixa em aproximadamente 10 V, foram adicionadas pequenas quantidades de solução de NaCl (de 1 em 1 ml), homogeneizou-se a solução e a corrente foi medida. Obtiveram-se os dados da corrente em função da concentração para 10 valores de concentração. Um gráfico de corrente versus concentração pôde ser feito.

Resultados e Discussão

Resistor de carbono

Os dados obtidos experimentalmente do resistor de carbono estão apresentados na tabela abaixo:

V ± DP (V) I ± DP(mA)

10,1 ± 0,1 10,1 ± 0,2

-9,1 ± 0,1 9,1 ± 0,1

-8,0 ± 0,1 8,1 ± 0,1

-7,1 ± 0,1 7,1 ± 0,1

-6,02 ± 0,05 5,51 ± 0,07

-5,04 ± 0,04 4,62 ± 0,06

-4,01 ± 0,04 3,67 ± 0,05

-3,02 ± 0,03 2,77 ± 0,04

-2,08 ± 0,02 1,90 ± 0,03

-1,00 ± 0,01 0,91 ± 0,02

0 0

1,00 ± 0,01 0,92 ± 0,02

2,02 ± 0,02 1,84 ± 0,03

3,05 ± 0,03 2,79 ± 0,04

4,06 ± 0,04 3,72 ± 0,05

5,04 ± 0,04 4,61 ± 0,06

6,01 ± 0,05 5,51 ± 0,07

7,1 ± 0,1 7,09 ± 0,1

8,0 ± 0,1 8,08 ± 0,1

9,1 ± 0,1 9,11 ± 0,1

10,1 ± 0,1 10,1 ± 0,2

Tabela 1. Dados referentes ao resistor de carbono. V = Tensão; I = Corrente; DP = Desvio padrão.

O cálculo das incertezas (DP) foi efetuado em cada dado pela seguinte fórmula:

DP(V)=4D+(0,8 .V)/100 (1)

DP(I)=5D+(1,20 . I)/100 (2)

Essas fórmulas foi originada da incerteza do voltímetro e amperímetro. Dado fornecido pelo manual: 0,8% + 4D para o voltímetro e 1,20% + 5D para o amperímetro (o 4D e 5D significam que deve-se somar 4 e 5, respectivamente, ao último algarismo significativo). Com os dados da tabela pôde-se construir dois gráficos da corrente em relação à voltagem que estão representados no Gráfico 1.a (valores positivos para a voltagem) e no Gráfico 1.b (valores negativos para a voltagem).

Gráfico