Equipamentos e métodos
Neste texto vamos abordar alguns equipamentos e métodos que ajudam na realização do experimento. Leia com cuidado e procure discutir com os seus colegas sobre o assunto. Lembre-se que a boa preparação para a realização de um experimento pode poupar horas de uso do laboratório.
O experimento basicamente consiste em realizar medidas de tensão e corrente elétrica em vários pontos de um circuito, montado com uma finalidade específica. O circuito para medir a curva característica de um resistor ôhmico não será necessariamente o mesmo que o utilizado para medir a curva característica de uma pilha. Fique atento a isto.
Circuitos elétricos são representados por esquemas simples, como o mostrado na figura 1. Cada elemento tem um símbolo diferente, alguns destes símbolos são mostrados na figura 2.
Figura 1 - Exemplo de um esquema de um circuito elétrico.
Figura 2 - Alguns símbolos utilizados em circuitos elétricos. Alguns destes símbolos variam, de acordo com o programa utilizado para desenhar. Note como o símbolo da bateria, nesta figura, é diferente do símbolo utilizado na figura 1.
No circuito da figura 1 temos uma bateria, representada pelo círculo com os sinais negativo e positivo no interior, indicando a polaridade com a qual a bateria é conectada no circuito. Esta bateria está ligada a um amperímetro, que está conectado a um resistor que, por sua vez, está conectado no outro polo da bateria. Na vida real, um circuito pode ser muito diferente que o representado no esquema, com vários fios enrolados e embaraçados, adaptações, etc. Na figura 3 nós vemos como o circuito da figura 1 poderia ser na realidade. Aprender a traduzir o esquema elétrico do circuito para algo real não é, inicialmente, simples para a maioria das pessoas. Por isso vamos começar o experimento com algo simples e vamos aumentando a complexidade com o passar do experimento.
Figura 3 - Uma representação mais realista do circuito na figura 1.
Note que, no circuito utilizado, temos um amperímetro. Amperímetros são equipamentos utilizados para medir corrente elétrica, bem como voltímetros são equipamentos utilizados para medir tensões elétricas. Hoje em dia, contudo, costumamos utilizar multímetros. Estes são equipamentos que englobam várias funções: amperímetros, voltímetros, ohmímetros, frequencímetros, etc. Depende de quanto você quer pagar por ele. Um multímetro barato, na casa de poucas dezenas de reais, possui funções para amperímetro, voltímetro e ohmímetro, pelo menos. Um multímetro típico é mostrado na figura 4.
Figura 4 - Um multímetro típico.
Em geral temos uma chave seletora, no centro, que utilizamos para escolher a função desejada bem como, a escala da grandeza a ser medida. Neste caso, temos três escalas diferentes para corrente (micro-Ampere, mili-Ampere e Ampere). Para fazer uma medida precisamos ligar o multímetro no circuito. Isto é feito com dois fios, em geral, que são ligados nos conectores na parte inferior (neste caso). Contudo temos três conectores: COM - Conector comum, sempre deve ser utilizado. 10A - Este conector é usado somente se formos utilizar a escala de corrente 10A. O terceiro conector, à direita, é utilizado para todas as outras funções. Isto pode ser visto pela quantidade de símbolos de medida logo acima. Deste modo, por exemplo, caso formos medir tensão, utilizamos este conector e também o conector COM para fazer a ligação no circuito. Veja o detalhe da ligação na figura 3.
A medida realizada é mostrada na tela de LCD logo acima. Por ser um equipamento digital, não é simples saber qual é a incerteza do instrumento. Para isto, consulte o manual do equipamento. Lá você encontra as incertezas de cada escala do equipamento utilizado.
Há vários vídeos na internet ensinando como utilizar um multímetro. Veja o vídeo na figura 5, por exemplo. Outros podem ser mais didáticos. Procure, no Youtube, por "usando um multímetro"
Figura 5 - Usando um multímetro.
Nunca confie cegamente no seu instrumento de medida. Multímetros estão sujeitos às condições das pilhas no seu interior. Se a pilha estiver bastante usada você pode obter resultados estranhos. Fique sempre atento. Aliás, este aviso serve para qualquer equipamento de laboratório. Sempre cheque se o equipamento está em condições de uso para não ser surpreendido com resultados estranhos. O mesmo vale para valores nominais de componentes eletrônicos. Com o tempo e o mau uso do componente, suas características podem mudar.
Apesar de multímetros possuírem a função de amperímetro, sempre que possível devemos evitar usa-lo neste modo. Isto por conta de amperímetros queimarem facilmente se a corrente for maior que aquela permitida na escala selecionada. É comum, deste modo, medir corrente, quando possível, através da medida de tensão elétrica em um resistor ôhmico conhecido. Usando a definição de resistência e a medida da tensão, neste caso, pode-se calcular a corrente. Um esquema desta montagem é mostrada na figura 6.
Figura 6 - Uso de voltímetro para medir corrente elétrica.