Circuitos Elétricos I - EXAME

O roteiro como a instituição entrega

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Atividade Prática Exame 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 1 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:

Consumíveis (não são fornecidos pelo polo, precisam ser adquiridos):

Valor Observação

22 AWG, 23 AWG ou qualquer outro tipo de fio

Fios ou cabo rígido compatível com a protoboard.

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.

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:

• As tensões nos terminais de R1, R2 e R3.
• A corrente total fornecida pela fonte e que flui por R1.
• 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

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.

Itens a serem respondidos:

• Calcule os valores teóricos das tensões e correntes no circuito, preenchendo a tabela abaixo:

Valores Teóricos

Tabela: Resultados teóricos de tensão e corrente.

• Calcule a potência dissipada em cada resistor e a potência total fornecida pela fonte para cada condição:

Valores Teóricos

• 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

Tabela: Resultados simulados de tensão e corrente.

• 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)

• 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.

• 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

Figura: Sugestão de montagem 2

• 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

• 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

• 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.

• Preencha a tabela com os valores obtidos:

Valores Experimentais

Tabela: Resultados experimentais de tensão e corrente

• Calcule o erro experimental para cada uma das tensões

I_Teórico − I_Experimental

%Erro = | | x100

I_Teórico

Tabela: Cálculo do erro experimental das tensões

• Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos.

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:

• As tensões nos terminais de R1, R2 e R3.
• A corrente total fornecida pela fonte.
• 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

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.

Itens a serem respondidos:

• Calcule os valores teóricos das tensões e correntes no circuito, preenchendo a tabela abaixo:

Valores Teóricos

Tabela: Valores de corrente elétrica calculadas

• Calcule a potência dissipada em cada resistor e a potência total fornecida pela fonte para cada condição:

Valores Teóricos

• 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

Tabela: Valores de corrente elétrica obtidas por simulação

• 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)

• 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 13 foi organizada de forma a representar visualmente a lógica do circuito e facilitar a montagem prática na protoboard.

• 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

• 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.

Figura: Medida de tensão

• 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

• 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 do multímetro.

Figura: Medida de corrente

• Preencha a tabela com os valores obtidos:

Valores Experimentais

Tabela: Resultados experimentais de tensão e corrente

• Calcule o erro experimental para cada uma das tensões

I_Teórico − I_Experimental

%Erro = | | x100

I_Teórico

%Erro

• Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos.

EXPERIÊNCIA 3

Dado o circuito abaixo, responda os itens a seguir e preencha a tabela:

Conforme RU

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

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.

• 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.
• Utilizando o simulador, simule o circuito e obtenha os valores das correntes e tensões dos resistores do circuito.
• Utilizando o multímetro, meça os valores das correntes, tensões nos resistores.
• Monte o circuito conforme indicado na figura acima
• Utilize as tensões de 12V em uma fonte e 5 V na segunda fonte
• Meça as tensões e correntes seguindo todas as recomendações dos experimentos anteriores

Figura – Circuito montado na protoboard

I (A) %Erro

D A B C Erro experimental Teórica Simulada Experimental calculada Teorico − Exp

%E = | | . 100

Teorico I_1 I_2 I_3 I_4 I_5 V_1 V_2 V_R1 V_R2 V_R3 V_R4 V_R5 V_R6 20

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.

<https://www.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/direito/o-crime-de- plagio/50044>, acesso em 11 de junho de 2018.