A proposta para esta semana é medir a curva característica de um mesmo resistor comercial simples (RX) utilizando uma associação em série e outra em paralelo como mostrado na Figura 1.

Figura 1. Associações de resistores.

Em qualquer medida de grandezas num laboratório, elétricas (ou outras quaisquer) é necessário saber a precisão, a confiabilidade e o erro experimental da medida. 

Para o caso de medidas de grandezas elétricas deve-se: 

  • Ter instrumentos de medida apropriados. 
  • Conhecer os instrumentos: suas características e limitações. 
  • Ter fontes de alimentação apropriadas. 
  • Projetar um circuito conveniente para o que deseja. 
No caso de elementos de circuito, o comportamento é descrito pela curva característica do elemento, que é definida como sendo o gráfico da tensão \(V\) em função da corrente \(i\), sob determinadas condições ambientais.


Prepare-se para o experimento

Antes de proceder à tomada de dados é necessário fazer um planejamento adequado. Parte deste planejamento pode ser feito fora do laboratório e isto pode economizar um tempo enorme durante a tomada de dados. 

A proposta é medir a curva característica de um resistor comercial simples cujo valor nominal de resistência é \( RX = 100 \, \Omega \) associado em série e em paralelo com outro resistor comercial cujo valor nominal é \( R1 = 220 \, \Omega\). Para isto você terá à disposição dois multímetros, fios e uma fonte de tensão continua regulável entre 0 e 30 V.

Espera-se que um resistor comercial tenha resistência constante dentro da sua faixa de operação. Ou seja, espera-se que o resistor seja ôhmico. Neste caso, podemos prever facilmente qual será a sua curva característica. Usando desta informação e sabendo que a fonte de tensão opera entre 0 e 30 V, avalie:

  • Qual a ordem de grandeza das correntes elétricas sobre o resistor de \(100 \, \Omega\) para as duas associações? Estas correntes são passíveis de serem medidas diretamente com o amperímetro disponível?
  • O resistor \( R1 = 220 \, \Omega\) suporta uma potência máxima de \(1 \, W\). Qual é a máxima tensão que pode ser aplicada sobre esse resistor para que a potência não ultrapasse \(0.5 \, W\)?
  • Quantos pontos diferentes de tensão e corrente seriam necessários para definir bem o comportamento da curva característica do resistor nos limites de operação dos instrumentos?
  • Faça um esquema dos circuitos que serão utilizados para as medidas, explicitando onde serão colocados o voltímetro e o amperímetro em cada caso.

Realizando o experimento

No laboratório você terá, à disposição, vários equipamentos. Antes de iniciar a tomada de dados, verifique se os equipamentos estão funcionando corretamente. Para isto:

  • Teste os dois multímetros, verificando se a bateria deles está carregada apropriadamente. Como sugestão, use-os como ohmímetro e meça a resistência do resistor comercial de \( 100 \, \Omega \). O valor medido deve ser estável e próximo ao valor nominal. Se não for, provavelmente o multímetro está apresentando algum problema.

Figura 2. Multímetro que será utilizado como voltímetro.

Figura 3. Multímtro que será utilizado como amperímetro.

  • Verifique se a fonte de tensão contínua está operando normalmente, se ela liga, se você consegue regular tensões variadas.

Figura 4. Fonte de DC.

  • Antes de fazer qualquer medida envolvendo resistores, verifique se eles não estão queimados. Meça os valores das resistências com o ohmímetro. Nunca confie nos valores nominais impressos nos resistores.
  • Verifique se os cabos não estão danificados, se os conectores parecem estar em ordem e se não há nenhum defeito mecânico aparente.
Medida da curva característica do resistor 

 Vamos medir a curva característica do resistor de \(100 \, \Omega\). Usaremos como R1 o resistor de \( R1 = 220 \, \Omega\). Monte os circuitos que você esquematizou durante a preparação para o experimento.

  • Tenha certeza que a fonte está regulada para tensões pequenas, próximas de zero. Nunca ligue o circuito com a fonte regulada para tensões elevadas porque a corrente pode ser alta e queimar o circuito.
  • NÃO ULTRAPASSAR 10 V NA FONTE DE ALIMENTAÇÃO.
  • Sugerimos iniciar as medidas na tensão mais alta (10 V) e ir reduzindo essa tensão até zero. Não se esqueça de fazer as medidas para tensões positivas e negativas.
  • De posse das estimativas realizadas meça os vários pontos experimentais (tensão e corrente no resistor) variando a tensão aplicada na fonte. Não esqueça das incertezas das medidas.
  • Assim que finalizar as medidas não se esqueça de desligar a fonte, para evitar aquecimentos desnecessários.
  • Faça a curva característica apropriada para cada uma das associações.
  • Ajuste o modelo teórico aos dados experimentais. O modelo para um resistor ôhmico descreve bem estes dados? A curva característica é uma reta? Como você pode, analisando os dados, verificar isto? como você pode comparar os valores obtidos para as duas associações?
  • Meça o valor da resistência com o multímetro Tektronix DMM 4050. Compare o valor medido com os obtidos das curvas características.
Se resistores comerciais são realmente ôhmicos eles podem ser utilizados para medir correntes. É justamente isto que vamos fazer daqui em diante. NÃO USAREMOS MAIS AMPERÍMETROS PARA MEDIR CORRENTES. 

Última atualização: terça-feira, 6 mar. 2018, 10:30