Ajuda para Responder as Questões dos Experimentos - Leis de Kirchhoff

Universidade do Estado do Amazonas Laboratório de Eletricidade Prof José Gilson Siqueira 1 LABORATÓRIO 5 Leis de Kirchhoff 1 OBJETIVOS Comprovar experimentalmente as leis de Kirchhoff Montar circuitos de resistores em série e paralelo Medir tensão e corrente em vários pontos do circuito 2 INTRODUÇÃO TEÓRICA 21 Associação de Resistores Podemos associar resistores em série fig 01 e em paralelo fig 02 Na associação em série os resistores são percorridos pela mesma corrente A resistência equivalente é calculada através da seguinte equação 3 2 1 eq R R R R Figura 1 Circuito Série Na associação em paralelo os resistores são submetidos à mesma diferença de potencial A resistência equivalente de uma associação de resistores em paralelo é calculada através da equação 3 2 1 eq R R 1 R 1 1 R 1 Figura 2 Circuito Paralelo Universidade do Estado do Amazonas Laboratório de Eletricidade Prof José Gilson Siqueira 2 22 Leis de Kirchhoff Antes de enunciar as Leis de Kirchhoff convém esclarecer algumas questões de nomenclatura Assim entendase por Ramo R um componente simples por exemplo uma resistência ou um grupo de componentes percorrido pela mesma corrente Nó N um ponto de ligação entre dois ou mais ramos Malha M percurso fechado formado por vários ramos 211 Lei dos nós ou Lei de Kirchhoff das Correntes LKC A soma algébrica das correntes que concorrem em um nó é nula 0 I n 1 i i Figura 3 Nó Para o nó representado na Figura 3 I1 I2 I3 0 correntes que entram no nó Ou I1 I2 I3 0 correntes que saem do nó Também se pode enunciar esta lei como O somatório das correntes que entram num nó é igual ao somatório das correntes que saem desse mesmo nó n 1 i saem n 1 i entram I I Para o nó representado na Figura 3 I1 I2 I3 212 Lei das malhas ou Lei de Kirchhoff das Tensões LKT O somatório das tensões em uma malha é nulo 0 V n 1 i i Universidade do Estado do Amazonas Laboratório de Eletricidade Prof José Gilson Siqueira 3 Figura 4 Malha Para o exemplo da Figura 4 E1 R1 I1 R2 I2 R3 I3 0 3 MATERIAL UTILIZADO Fonte de tensão dc variável Multímetros digital e analógico Resistores diversos Protoboard 4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 41 Ajuste a fonte de tensão e a mantenha constante durante todas as medidas 42 Antes de fazer qualquer conexão ou desconexão no circuito desligue a fonte 43 Identifique os resistores através do código de cores e por medição 44 Monte o circuito abaixo onde R1 470 Ω R2 510 Ω e R3 330 Ω Ajuste a tensão da fonte em 12 V e meça as correntes nos pontos AB CD EF e GH e meça as tensões nos pontos AH BC DE FG e anoteos na tabela 1 Figura 5 Circuito Experimental 1 Universidade do Estado do Amazonas Laboratório de Eletrônica Prof Gilson Siqueira Tabela 1 IAB 916 mA ICD 916 mA IEF 916 mA IGH 916 mA VAH 12 VBC 4333 UDE 4684 UFG 3015 45 Monte o circuito abaixo meça as tensões nos pontos AH BI DL e FG meça as correntes nos pontos AB EF IJ e KL e anoteos na tabela 2 12V Figura 6 Circuito Experimental 2 Tabela 2 VAH 12 VBI 12 VDL 12 VFG 12 IAB 823 mA IKL 2322 mA IEF 3674 mA IIJ 2530 mA Universidade do Estado do Amazonas Laboratório de Eletricidade Prof José Gilson Siqueira 5 5 RESULTADOS EXPERIMENTAIS a É possível comprovar as leis de Kirchhoff LKT e LKC através dos resultados experimentais Faça a comprovação dos resultados práticos com os resultados teóricos ou seja calcule os valores teóricos dos dois circuitos estudados b Para cada tabela acrescente uma coluna e insira os valores teóricos calculados para cada valor experimental obtido nos circuitos Exemplo para tabela 1 VMEDIDO VTEORICO ERRO IAB ICD IEF IGH Fazer o procedimento para as 4 tabelas c Calcule a resistência equivalente de cada circuito vista pela fonte de tensão Justifique d Comente os erros obtidos para todas as medições feitas Estão de acordo com a teoria Justifique 6 Questões 1 Calcular teoricamente a corrente Is no circuito da figura abaixo utilizando as leis de Kirchhoff Universidade do Estado do Amazonas Laboratório de Eletricidade Prof José Gilson Siqueira 6 2 No circuito sabemos que I1 25 mA de A para B e I3 170 mA de F para G Qual o valor de I2 e qual o seu sentido convencional 3 Se no circuito anterior a corrente I1 é invertida quais são os valores das correntes e das tensões nos resistores 5 c Os valores teóricos são 470 Ω 510 Ω 330 Ω 12 V IAB ICD IEF IGH 12 470 510 330 916 mA Resultados idênticos ao prático VAH 12 V Tensão da fonte VBC 470 916 10³ 43 V VDE 510 916 10³ 467 V VFG 330 916 10³ 302 V Resultados muito próximos ao prático 12 V 470 Ω 510 Ω 330 Ω VAH VBI VDL VFG 12 V Mesma tensão da fonte estão em paralelo como mostra LKT IKL 12 510 2353 mA IEF 12 330 3636 mA IIJ 12 470 2553 mA IAB IKL IEF IIJ IAB 2353 3636 2553 8542 mA Resultados próximos ao prático b VMEDIDO VTEORICO ERRO IAB 916 mA 916 mA 0 ICD 916 mA 916 mA 0 IEF 916 mA 916 mA 0 IGH 916 mA 916 mA 0 VAH 12 V 12 V 0 VBC 433 V 43 V 0697 VDE 4684 V 467 V 0299 VFG 3015 V 302 V 0165 VMEDIDO VTEORICO ERRO VAH 12 V 12 V 0 VBI 12 V 12 V 0 VDL 12 V 12 V 0 VFG 12 V 12 V 0 IAB 823 mA 8542 mA 365 IKL 2322 mA 2353 mA 131 IEF 3674 mA 3636 mA 104 IIJ 2530 mA 2553 mA 09 c A resistência equivalente é dada por Circuito série Req Vi 12 916 10³ 131 kΩ Circuito paralelo Req Vi 12 8542 10³ 14048 Ω d Os erros obtidos são muito pequenos sendo os valores medidos próximos aos da teoria Pequenos desvios ocorreram devido ao processo de medição não ser ideal somando pequenos erros nas medidas 6 1 Série 4 8 12 24 kΩ Série 6 3 9 kΩ Paralelo 2424 24 24 12 kΩ Paralelo 99 99 45 kΩ Série 12 45 165 kΩ Série 12 12 24 kΩ J1 72 24103 3 mA J2 72 165103 436 mA Js J1 J2 3 436 736 mA 2 No nó E temos 25 J2 170 J2 170 25 145 mA O sentido convencional é de E para D 3 LKT na malha I 6 100 J1 100 J2 0 100 J1 100 J2 6 LKT na malha II 20 150 J3 100 J2 0 150 J3 100 J2 20 LKC no nó E J1 J3 J2 J1 J2 J3 0 Resolvendo o sistema temos J1 125 mA J2 725 mA J3 85 mA Resistor entre A e E J1 125 mA VAE 100125103 125 V Resistor entre E e C J2 725 mA VEC 100725103 725 V Resistor entre E e F J3 85 mA VEF 15085103 1275 V