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1 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves Atividade Prática de Circuitos Elétricos I 1. Introdução Este roteiro tem como objetivo orientar a realização dos experimentos práticos da disciplina de Circuitos Elétricos I, apresentando instruções passo a passo para as etapas teóricas, de simulação e experimentais, o que facilitará a compreensão dos procedimentos. 2. Objetivos • Aprender os conceitos de análise de circuitos através da prática. • Desenvolver a habilidade de realizar simulações e medições com equipamentos. • Elaborar um relatório técnico, demonstrando compreensão dos conceitos e procedimentos. 3. Estrutura da Atividade Cada experimento é composto por três etapas, que devem ser realizadas na seguinte ordem: • Etapa Teórica: Realize os cálculos e preencha as tabelas de resultados conforme o enunciado do experimento. • Etapa Simulada: Utilize o simulador de circuitos, como o SimulIDE por exemplo, para validar os resultados teóricos. • Etapa Experimental: Monte o circuito e realize as medições utilizando equipamentos de bancada: multímetro, protoboard e fonte de tensão. Para esta etapa, é obrigatório a execução prática e experimental, não podendo ser substituída por simulação. 4. Agendamento e Uso do Laboratório Didático Embora a atividade prática não seja obrigatoriamente realizada no polo, é imprescindível que ocorra de forma prática e experimental, em atendimento às exigências do MEC. Se você possui os equipamentos necessários (protoboard, multímetro e fonte de tensão) em casa, no trabalho ou em outro local, poderá executá-la sem precisar ir ao polo. Caso você não tenha acesso a esses recursos, estará à disposição o laboratório didático do polo, que fornece os equipamentos básicos para a montagem dos 2 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves circuitos. Porém, será necessário realizar o agendamento do laboratório previamente — esse processo é feito por meio do AVA (menu de Avaliações), para garantir a disponibilidade dos materiais e do espaço. 5. Consumíveis – Componentes que precisam ser comprados Além dos equipamentos principais (multímetro, protoboard e fonte de tensão), você precisará adquirir, por conta própria, os componentes eletrônicos consumíveis. Estes incluem, por exemplo, resistores, capacitores, LEDs, entre outros, de acordo com o roteiro de cada experimento. Esses itens podem ser adquiridos em lojas de eletrônica (físicas ou online). A UNINTER dispõe de uma loja virtual em que você pode encontrar todos esses consumíveis: https://www.lojauninter.com Importante: Realize a compra dos consumíveis até as primeiras duas semanas da fase, a fim de não atrasar a realização da sua atividade prática. 6. Materiais e Equipamentos Necessários Equipamentos disponíveis no polo: Quantidade Equipamento Observação 01 Multímetro Digital Caixa 06 01 Protoboard Caixa 15 02 Fontes de Alimentação Caixa 07 Consumíveis (não são fornecidos pelo polo, precisam ser adquiridos): Valor Observação Resistor 560 Ω 1/4 ou 1/8 W 5% axial Resistor 1 kΩ 1/4 ou 1/8 W 5% axial Resistor 2,2 kΩ 1/4 ou 1/8 W 5% axial Resistor 4,7 kΩ 1/4 ou 1/8 W 5% axial Resistor 6,8 kΩ 1/4 ou 1/8 W 5% axial Resistor Calculado de acordo com RU 1/4 ou 1/8 W 5% axial Fios ou cabo rígido 22 AWG, 23 AWG ou qualquer outro tipo de fio compatível com a protoboard. https://www.lojauninter.com/ 3 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 7. Orientações para o Relatório A elaboração do relatório é uma etapa fundamental para demonstrar o que foi aprendido e como cada atividade foi executada. Nesse sentido, é importante apresentar informações suficientes para que o professor responsável pela correção compreenda. Cálculos Teóricos • Apresente as equações relevantes utilizadas nas etapas teóricas; • Caso use alguma ferramenta matemática na resolução, apresente fotos ou captura de telas para evidenciar os passos ou a lógica que o levou à solução. • É obrigatório demonstrar como chegou aos resultados teóricos, evidenciando o raciocínio utilizado. Não é necessário mostrar cada passo minuciosamente, mas sim o suficiente para confirmar a compreensão. Resultados de Simulação • É obrigatório anexar algumas telas de simulação mostrando o circuito montado e os valores medidos ou as análises de tensão/corrente. • Não é necessário inserir dezenas de capturas, selecione as principais que evidenciem o funcionamento correto do circuito. Resultados Experimentais • É obrigatório apresentar fotos nítidas do circuito montado na protoboard. • É obrigatório que em cada foto, tenha um papel manuscrito com data, seu nome e RU. Inserções digitais (via edição de imagem) não são aceitas. • Não é necessário inserir dezenas de fotos, selecione as principais que evidenciem o funcionamento correto do circuito. 4 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves EXPERIÊNCIA 1: DIVISOR DE TENSÃO Dado o circuito a seguir, obtenha as tensões nos resistores R1 (VR1), R2 (VR2) e R3 (VR3) e a corrente I. Varie a tensão da fonte (V1) de acordo com o solicitado nas tabelas. Figura: Montagem do circuito para o experimento de divisor de tensão Considere os seguintes resistores: R1 = Conforme RU, R2 = 2,2 kΩ e R3 = 4,7 kΩ O valor do resistor R1 dependerá do número do seu RU, sendo: R1 = Penúltimo dígito do RU * 500 + último dígito do RU * 50 Por exemplo: Considere o RU 1342698, dessa forma teremos: R = 9 * 500 + 8 * 50 = 4900 Ω ou 4,9 kΩ. Como não temos um resistor comercial com este valor, será necessário escolher um resistor com valor mais próximo ao calculado. Neste exemplo podemos adotar um resistor de 4,7 kΩ. Obs.: no caso de RU com número zero, substituir 0 pelo número 9. Conforme RU 5 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves Responda os itens abaixo: A) Calcule o valor teórico de cada uma das tensões e corrente do circuito e preencha a tabela: Valores Teóricos V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 10 12 Tabela: Tabela de resultados teóricos B) Calcule a potência dos resistores para cada condição da tabela: Valores Teóricos V1 (V) PR1 (W) PR2 (W) PR3 (W) Pfonte(W) 5 10 12 Tabela: Tabela de resultados teóricos 6 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves C) Utilizando o simulador, simule o circuito modificando os parâmetros da fonte de tensão e preencha a tabela. Figura: Simulação do circuito no SimulIDE Valores Simulados V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 10 12 Tabela: Resultados obtidos por simulação Conforme RU 7 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves D) Realize os seguintes procedimentos experimentais: NOTA: Incluir fotos dos circuitos montados no relatório! 1. Monte o circuito conforme indicado. 2. Conecte a fonte de tensão ao circuito Figura 9: Circuito com resistores em série montado no protoboard 3. Com o auxílio do multímetro, meça as tensões elétricas solicitadas. Coloque o multímetro no modo tensão e posicione as pontas de prova do multímetro em paralelo com cada um dos três resistores. Veja na figura abaixo, como posicionar as pontas de prova sobre cada um dos resistores para medir. ATENÇÃO: Para medir TENSÂO elétrica em um circuito, o multímetro deve ser sempre conectado em PARALELO com o circuito ou componente. Nunca tente medir tensão em série com o circuito, correndo o risco de queimar o equipamento. Conectar os terminais da fonte + - 8 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves Figura 10: Realização das medidas de tensão do circuito série 4. Meça a corrente elétrica como auxílio do multímetro. Posicione a chave seletora no modo corrente, abra o circuito e conecte as pontas de prova do multímetro em série com os resistores, assim como realizado no experimento 1. ATENÇÃO: Para medir corrente elétrica em um circuito, o multímetro deve ser sempre conectado em SÉRIE com o circuito. Nunca tente medir corrente elétrica em paralelo, correndo o risco de queimar o equipamento. Pontas de prova do multímetro em paralelo com o resistor Conectar os terminais da fonte + - 9 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves Valores Experimentais V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) I (A) 5 10 12 Tabela 4: Valore obtidos experimentalmente E) Calcule o erro experimental: %𝐸𝑟𝑟𝑜 = | 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 | 𝑥100 %Erro V1 (V) %EVR1 %EVR2 (V) %EVR3 (V) %Ecorrente 5 10 12 Tabela 5: Cálculo do erro experimental F) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. 10 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves EXPERIÊNCIA 2: DIVISOR DE CORRENTE Dado o circuito a seguir, obtenha as correntes em cada um dos ramos. Varie a tensão da fonte (V1) de acordo com os valores indicados nas tabelas. Figura: Montagem do circuito para o experimento de divisor de corrente Considere os seguintes resistores: R1 = Conforme RU, R2 = 2,2 kΩ e R3 = 4,7 kΩ Utilize o mesmo cálculo do Experimento 1, sendo: R1 = Penúltimo dígito do RU * 500 + último dígito do RU * 50 Por exemplo: Considere o RU 1342698, dessa forma teremos: R = 9 * 500 + 8 * 50 = 4900 Ω ou 4,9 kΩ. Como não temos um resistor comercial com este valor, será necessário escolher um resistor com valor mais próximo ao calculado. Neste exemplo podemos adotar um resistor de 4,7 kΩ. Obs.: no caso de RU com número zero, substituir 0 pelo número 9. Conforme RU 11 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves Responda os itens abaixo: A) Calcule cada uma das correntes solicitadas na tabela abaixo. Valores Teóricos V1 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 5 10 12 Tabela: Valores de corrente elétrica calculadas B) Calcule a potência dos resistores para cada condição da tabela: Valores Teóricos V1 (V) PR1 (W) PR2 (W) PR3 (W) Pfonte (W) 5 10 12 Tabela: Valores de corrente elétrica calculadas 12 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves C) Utilizando o simulador, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão da fonte e preencha a tabela. Valores Simulados V1 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 5 10 12 Tabela: Valores de corrente elétrica obtidas por simulação D) Realize os seguintes procedimentos experimentais: NOTA: Incluir fotos dos circuitos montados no relatório! 1. Monte o circuito conforme indicado 2. Conecte a fonte de tensão conforme indicado na figura. Figura: Circuito com resistores em paralelo montado no protoboard Conectar os terminais da fonte + - 13 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 3. Meça a corrente elétrica solicitadas. Abra o circuito e conecte o multímetro em série com cada um dos resistores. ATENÇÃO: Para medir corrente elétrica em um circuito elétrico, o multímetro deve ser sempre conectado em série com o circuito. Nunca tente medir corrente elétrica em paralelo, correndo o risco de queimar o equipamento. Figura: Conexão do multímetro no circuito para obter os valores de corrente Valores Experimentais V1 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 5 10 12 Tabela: Valores de corrente obtidas experimentalmente 14 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves E) Calcule o erro experimental: %𝐸𝑟𝑟𝑜 = | 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 | 𝑥100 %Erro V1 (V) %EIR1 %EIR2 (V) %EIR3 (V) 5 10 12 Tabela: Cálculo do erro experimental F) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. 15 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves EXPERIÊNCIA 3: ANÁLISE DE CIRCUITOS Dado o circuito abaixo, responda os itens a seguir e preencha a tabela: Figura 1: Circuito elétrico Para o resistor R1 utilize o mesmo cálculo do Experimento 1, sendo: R1 = Penúltimo dígito do RU * 500 + último dígito do RU * 50 Por exemplo: Considere o RU 1342698, dessa forma teremos: R = 9 * 500 + 8 * 50 = 4900 Ω ou 4,9 kΩ. Como não temos um resistor comercial com este valor, será necessário escolher um resistor com valor mais próximo ao calculado. Neste exemplo podemos adotar um resistor de 4,7 kΩ. Obs.: no caso de RU com número zero, substituir 0 pelo número 9. Conforme RU 16 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves A) Utilizando o método de análise nodal ou método de análise de malhas, calcule os valores teóricos de todas as correntes e tensões dos resistores do circuito. B) Utilizando o simulador, simule o circuito e obtenha os valores das correntes e tensões dos resistores do circuito. C) Utilizando o multímetro, meça os valores das correntes, tensões nos resistores. 1. Monte o circuito conforme indicado na figura acima 2. Utilize as tensões de 12V em uma fonte e 5 V na segunda fonte 3. Meça as tensões e correntes seguindo todas as recomendações dos experimentos anteriores Figura – Circuito montado na protoboard 17 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves I (A) %Erro A Teórica calculada B Simulada C Experimental D Erro experimental %𝐸 = | 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐸𝑥𝑝 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 | . 100 I1 I2 I3 I4 I5 V1 V2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 VR6 18 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves Plágio É importante ressaltar que é considerado plágio quando se usa um texto exatamente igual a um já existente. Acima de 5 palavras idênticas e na mesma sequência em uma frase, essa frase é considerada que foi plagiada. Em um trabalho acadêmico, deve-se ler diversos textos de referência e reescrever com as suas palavras tudo o que foi entendido. É possível fazer citação de trechos de um texto, mas mesmo com citação é preciso ter o cuidado para que o seu trabalho não seja uma cópia idêntica (PORTAL EDUCAÇÃO, 2018). Referencias BOYLESTAD, Robert L.; NASHELSKY, Louis. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. 11ª ed. São Paulo: Pearson, 2013. PORTAL EDUCAÇÃO. O Crime de Plágio. Disponível em: , acesso em 11 de junho de 2018.