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Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 1 Atividade Prática RCP 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. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 2 • 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. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 3 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 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/ Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 4 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 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, ou então, um documento pessoal com foto. 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. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 5 EXPERIÊNCIA 1 O circuito ilustrado na figura abaixo apresenta os resistores R2 e R3 conectados em paralelo, e esse conjunto está em série com o resistor R1. Varie a tensão da fonte V1 para os seguintes valores: 5 V, 10 V e 12 V. Para cada um desses valores, determine: 1) As tensões nos terminais de R1, R2 e R3. 2) A corrente total fornecida pela fonte e que flui por R1. 3) As correntes parciais em R2 e R3 (corrente de ramo). Figura: Circuito esquemático O valor do resistor R3 dependerá do número do seu RU, de acordo com a seguinte equação: R1 = (penúltimo dígito do RU) x 500 + (último dígito do RU) x 50 Exemplo: Se o RU for 1342698 R3 = 9 x 500 + 8 x 50 = 4900 Ω ou 4,9 kΩ. Adote o valor comercial mais próximo disponível. Nesse exemplo, 4,7 kΩ pode ser utilizado. Importante: Se o último ou penúltimo dígito do RU for 0, considere o número 9 no lugar do zero. C o n fo rm e R U Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 6 Itens a serem respondidos: A) Calcule os valores teóricos das tensões e correntes no circuito, preenchendo a tabela abaixo: Valores Teóricos V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 5 10 12 Tabela: Resultados teóricos de tensão e corrente. B) Calcule a potência dissipada em cada resistor e a potência total fornecida pela fonte para cada condição: Valores Teóricos V1 (V) PR1 (W) PR2 (W) PR3 (W) Pfonte(W) 5 10 12 Tabela: Resultados teóricos de potência. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 7 C) Utilizando um simulador de circuitos, simule o circuito esquemático. Ajuste a fonte de tensão para os valores indicados (5 V, 10 V e 12 V) e realize as medições simuladas. Registre os valores obtidos na tabela a seguir. Aviso: É obrigatório incluir no relatório capturas de tela do circuito montado no simulador, evidenciando o funcionamento correto do circuito. Figura: Simulação do circuito no SimulIDE Valores Simulados V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 5 10 12 Tabela: Resultados simulados de tensão e corrente. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 8 D) Realize os seguintes procedimentos experimentais: Aviso: É obrigatório incluir no relatório fotos nítidas do circuito montado na protoboard, com identificação manuscrita visível (nome, data e RU) 1) Monte o circuito na protoboard conforme o esquema apresentado. A seguir, são fornecidas duas sugestões de montagem. Ambas implementam o mesmo circuito elétrico, ou seja, não há diferença funcional entre elas. A Sugestão 1 busca representar visualmente a lógica do esquemático teórico, enquanto a Sugestão 2 apresenta uma montagem mais direta e compacta,facilitando a conexão física na protoboard. 2) Conecte a fonte de tensão ao circuito. Ajuste a fonte para os seguintes valores: 5 V, 10 V e 12 V, realizando as medições para cada valor individualmente. Figura: Sugestão de montagem 1 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 9 Figura: Sugestão de montagem 2 3) Meça as tensões nos terminais de R1, R2 e R3. Utilize o multímetro no modo tensão contínua (DC). As pontas de prova devem ser posicionadas em paralelo com o resistor que está sendo medido. Na imagem ao abaixo observe que as pontas de prova do multímetro estão conectadas em paralelo ao resistor R1. A ponta vermelha está ligada ao terminal positivo (mais próximo da entrada da fonte) e a ponta preta ao terminal que segue para os demais componentes. Essa configuração garante que a tensão nos terminais do resistor seja medida corretamente, sem interferir no funcionamento do circuito. Figura: Medida de tensão Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 10 4) Meça a corrente total (IR1) fornecida pela fonte. Para isso, será necessário abrir o circuito e conectar o multímetro em série com o resistor R1. Na imagem abaixo, observe que um dos terminais de R1 foi removido do ponto de conexão original e está agora isolado. As pontas de prova do multímetro foram conectadas entre esse terminal e o ponto onde ele estava anteriormente, fechando novamente o circuito por meio do próprio multímetro. Dessa forma, a corrente elétrica passa através do multímetro, permitindo que ele realize a medição corretamente. 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. Figura: Medida de corrente 5) Meça as correntes nos ramos R2 e R3. Abra o circuito em cada ramo individual e conecte o multímetro em série com o resistor correspondente. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 11 6) Preencha a tabela com os valores obtidos: Valores Experimentais V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) IR1 (A) IR2 (A) IR3 (A) 5 10 12 Tabela: Resultados experimentais de tensão e corrente E) Calcule o erro experimental para cada uma das tensões 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 %𝐸𝑟𝑟𝑜 = | 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 | 𝑥100 V1 (V) %EVR1 %EVR2 (V) %EVR3 (V) 5 10 12 Tabela: Cálculo do erro experimental das tensões F) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 12 EXPERIÊNCIA 2 O circuito ilustrado na figura abaixo apresenta os resistores R2 e R3 conectados em série, e esse conjunto está em paralelo com o resistor R1. Varie a tensão da fonte V1 para os seguintes valores: 5 V, 10 V e 12 V. Para cada um desses valores, determine: 1) As tensões nos terminais de R1, R2 e R3. 2) A corrente total fornecida pela fonte. 3) As correntes que percorrem R1, R2 e R3 Figura: Circuito esquemático O valor do resistor R3 dependerá do número do seu RU, de acordo com a seguinte equação: R1 = (penúltimo dígito do RU) x 500 + (último dígito do RU) x 50 Exemplo: Se o RU for 1342698 R3 = 9 x 500 + 8 x 50 = 4900 Ω ou 4,9 kΩ. Adote o valor comercial mais próximo disponível. Nesse exemplo, 4,7 kΩ pode ser utilizado. Importante: Se o último ou penúltimo dígito do RU for 0, considere o número 9 no lugar do zero. C o n fo rm e R U Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 13 Itens a serem respondidos: A) Calcule os valores teóricos das tensões e correntes no circuito, preenchendo a tabela abaixo: Valores Teóricos V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) IR1 (A) IR2 (A) Ifonte (A) 5 10 12 Tabela: Valores de corrente elétrica calculadas B) Calcule a potência dissipada em cada resistor e a potência total fornecida pela fonte para cada condição: Valores Teóricos V1 (V) PR1 (W) PR2 (W) PR3 (W) Pfonte (W) 5 10 12 Tabela: Resultados teóricos de potência. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 14 C) Utilizando um simulador de circuitos, simule o circuito esquemático. Ajuste a fonte de tensão para os valores indicados (5 V, 10 V e 12 V) e realize as medições simuladas. Registre os valores obtidos na tabela a seguir. Aviso: É obrigatório incluir no relatório capturas de tela do circuito montado no simulador, evidenciando o funcionamento correto do circuito. Figura: Simulação do circuito no SimulIDE Valores Simulados V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) IR1 (A) IR2 (A) Ifonte (A) 5 10 12 Tabela: Valores de corrente elétrica obtidas por simulação D) Realize os seguintes procedimentos experimentais: Aviso: É obrigatório incluir no relatório fotos nítidas do circuito montado na protoboard, com identificação manuscrita visível (nome, data e RU) 1) Monte o circuito na protoboard conforme o esquema apresentado. A seguir, é fornecida uma sugestão de montagem. Ela implementa exatamente o circuito esquemático proposto. A disposição dos componentes Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 15 foi organizada de forma a representar visualmente a lógica do circuito e facilitar a montagem prática na protoboard. 2) Conecte a fonte de tensão ao circuito. Ajuste a fonte para os seguintes valores: 5 V, 10 V e 12 V, realizando as medições para cada valor individualmente. Figura – Sugestão de montagem 1 3) Meça as tensões nos terminais de R1, R2 e R3. Utilize o multímetro no modo tensão contínua (DC). As pontas de prova devem ser posicionadas em paralelo com o resistor que está sendo medido. Na imagem ao abaixo observe que as pontas de prova do multímetro estão conectadas em paralelo ao resistor R2. A ponta vermelha está ligada ao terminal positivo (mais próximo da entrada da fonte) e a ponta preta ao terminal que segue para os demais componentes. Essa configuração garante que a tensão nos terminais do resistor seja medida corretamente, sem interferir no funcionamento do circuito. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 16 Figura: Medida de tensão 4) Meça as correntes nos resistores R1, R2 e R3. Para isso, será necessário abrir o circuito e conectar o multímetro em série com o resistor por onde a corrente irá circular. Na imagem abaixo, observe que um dos terminais do resistor foi removido do ponto de conexão original e está agora isolado. As pontas de prova do multímetro foram conectadas entre esse terminal e o ponto onde ele estava anteriormente, fechando novamente o circuito por meio do próprio multímetro. Dessa forma, a corrente elétrica flui através do multímetro, permitindo que ele realize a medição corretamente. 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. Figura: Medida de corrente Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 17 5) Meça a corrente total fornecida pela fonte. Para isso, será necessário abrir o circuito no ponto em que a corrente sai da fonte e entra no circuito. Conecte o multímetro em série com a malha principal, de modo que toda a corrente fornecida pela fonte passe por ele. Na imagem abaixo, observe que o fio vermelho da fonte foi removido da protoboard e a medição está sendo realizada entre a saída da fonte e o terminal de entrada do circuito. As pontas de prova do multímetro fecham o circuito, permitindo que toda a corrente fornecida pela fonte passe através domultímetro. Figura: Medida de corrente 6) Preencha a tabela com os valores obtidos: Valores Experimentais V1 (V) VR1 (V) VR2 (V) VR3 (V) IR1 (A) IR2 (A) Ifonte (A) 5 10 12 Tabela: Resultados experimentais de tensão e corrente Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 18 E) Calcule o erro experimental para cada uma das tensões 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 %𝐸𝑟𝑟𝑜 = | 𝐼𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 | 𝑥100 %Erro V1 (V) %EV1 %EV2 (V) %EV3 (V) 5 10 12 Tabela: Cálculo do erro experimental F) Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 19 Conforme RU EXPERIÊNCIA 3 Dado o circuito abaixo, responda os itens a seguir e preencha a tabela: Figura: Circuito elétrico O valor do resistor R3 dependerá do número do seu RU, de acordo com a seguinte equação: R1 = (penúltimo dígito do RU) x 500 + (último dígito do RU) x 50 Exemplo: Se o RU for 1342698 R3 = 9 x 500 + 8 x 50 = 4900 Ω ou 4,9 kΩ. Adote o valor comercial mais próximo disponível. Nesse exemplo, 4,7 kΩ pode ser utilizado. Importante: Se o último ou penúltimo dígito do RU for 0, considere o número 9 no lugar do zero. Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 20 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 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 21 I (A) %Erro A Teórica calculada B Simulada C Experimental D Erro experimental 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐸𝑥𝑝 %𝐸 = | | . 100 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 I1 I2 I3 I4 I5 V1 V2 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 VR6 Disciplina de Circuitos Elétricos I Prof. Dr. Felipe Neves 22 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. http://www.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/direito/o-crime-de-