Distribuição de energia nos circuitos
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1. Tabela I Tipo de l mpada Resist ncia da l mpada desligada Resist ncia calculada a partir das informa es do fabricante da l mpada 60W 110V 7W 110V e Calcule as resist ncias das l mpadas com as informa es A sobre pot ncia e voltagem fornecidas pelo fabricante e e coloque os resultados na tabela I Discuta com o tutor a discord ncia entre os valores medidos e os valores fornecidos pelo fabricante Maria Antonieta Teixiera de Almeida 92 Cap tulo 8 Pr tica 3 Figura 8794 e Utilize o mult metro para descobrir que pontos de uma l mpada incandescente est o ligados eletricamente Com essa finalidade me a as resist ncias entre os pontos indicados na figura 2 e complete a tabela II Tabela II Par de pontos Resist ncia Incerteza na resist ncia AB AC AD AE BC BD BE CD CE DE Interprete os resultados da tabela II e liste os pontos que est o em contato el trico Marque a resposta correta Em uma l mpada a corrente el trica penetra pelo ponto C e sai pelo ponto B Em uma l mpada a corrente el trica penetra pelo ponto E e sai pela base que cont m 4 e B Maria Antonieta Teixiera de Almeida 93 Cap tulo 8 Pr tica 3 as Figura 88 e Retire todos os curtos do Quadro de luz 1 Me a todas as resist ncias e coloque na tabela III R R R MMA MM A Fe D e Com os curtos ligue as re2. Investigar qualitativamente a distribui o de energia de resistores ligados em s rie em um circuito de corrente cont nua produzida por uma fonte de corrente real Material do experimento Mult metro 2 Quadro de luz I 1 Substituidor de pilhas L mpadas de lanterna de 3 9V 0 3A4 Atividade experimental l mpadas l mpadas FONTE FONTE Potenci metro Figura 93 Figura 94 e Um dos multimetros vai ser utilizado para medir a voltagem da fonte Escolha uma escala de voltagem 200V DC Cuidado Voc ode queimar o multimetro se ele for colocado na escala errada O O segundo multimetro vai ser utilizado para medir a corrente el trica que atravessa a fonte Um dos plugs de uma das ponteiras deve ser colocado no conector 20 A Deve se se escolher a escala de corrente cont nua de 20 A Maria Antonieta Teixiera de Almeida 100 Cap tulo 8 Pr tica 3 e Monte o circuito representado na Figura 100 Coloque o bot o do substituidor de pilhas em 12V Utilize o potenci metro para obter a maior luminosidade poss vel nas l mpadas Me a a diferen a de potencial dos terminais das l mpadas 1 e 2 e anote na tabela V e Me a as correntes el tricas que atravessam as l mpadas e Feche o curto em D para obter o circuito da Figura 101 e me a a corrente el trica e a diferen a de potencial nos terminais da l mpada que permaneceu acesa l mpada 3 Anote o resultado na tabela e Me aa corrente el
3. 8 Pr tica 3 Tabela VII L mpadas Voltagem Primeira 7W 110V Segunda 60W 110V 3 Marque as respostas corretas As correntes el tricas que atravessam as l mpadas 1 e 2 s o diferentes As correntes el tricas que atravessam as l mpadas 1 e 2 s o iguais A l mpada de 60W 110V brilha mais que a l mpada de 7W 110V A l mpada de 60W 110V brilha menos que a l mpada de 7W 110V Justifique as suas respostas utilizando os resultados da tabela VIII e Troque a l mpada de 60W 110V por uma l mpada de 15W 110V e a l mpada de 7W 110V por uma l mpada de 15W 220V Me a a diferen a de potencial nos terminais das l mpadas 1 e 2 e coloque na tabela IX Tabela IX L mpadas Voltagem Primeira 15W 110V Segunda 15W 220V 4 Podemos concluir que quando ligamos uma lampada de 220V em uma voltagem de 110V ela brilha porque a pot ncia produzida do que a especificada na l mpada Este fato sugere que quando ligamos um aparelho que foi planejado para funcionar em uma voltagem de 220V em uma voltagem de 110V ele funciona e quando ligamos um aparelho planejado para funcionar em 110V em uma voltagem de 220V ele Maria Antonieta Teixiera de Almeida 107
4. de 60W 110 V do que a pot ncia dissipada na l mpada de 7W 110 porque as correntes nas duas l mpadas s o e a resist ncia da l mpada de 60W 110 V do que aquela da l mpada de 7W 110V Maria Antonieta Teixiera de Almeida 104 Cap tulo 8 Pr tica 3 Experimento 12 Distribui o de energia em resistores ligados em paralelo no quadro de luz II corrente alternada Objetivo Investigar qualitativamente as correntes el tricas que atravessam resistores ligados em paralelo em circuitos de corrente alternada Material do experimento Multimetro Quadro de luz II corrente el trica alternada Curtos do tipo tomada 4 L mpadas de 15W 220V duas de 60W 110V de7W 110V e de 15W 110V uma Atividade experimental l mpadas l mpada C Figura 99 Figura 100 e Monte um Quadro de luz II de acordo com a Figura 106 Utilize inicialmente l mpadas iguais 15W 110 Ligue o circuito rede el trica e Coloque o multimetro na escala de gt 150V AC corrente alternada Cuidado Voc pode queimar o multimetro se for colocado na escala errada e Me a a diferen a de potencial nos terminais de todas as l mpadas e coloque na tabela VII e Cuidado para voc n o se queimar Utilize um isolante t rmico por exemplo papel toalha para desatarraxar uma das l mpadas e Me a a diferen a de potencial entre os terminais da l mpada que continuou acesa e anote o resultado na tabela VII Maria An
5. trica que atravessa a fonte Tabela V N mero de l mpadas Voltagem V Corrente el trica i L mpada 1 L mpada 2 L mpada 3 Complete as senten as 1 No circuito da Figura 93 a corrente el trica sendo dissipada no trecho que vai de A at C isto a corrente el trica em C do que a corrente el trica em A 2 No circuito da Figura 93 a energia el trica sendo dissipada no trecho que vai de A at C isto a energia potencial el trica das cargas el tricas em C do que aquela em A Justifique todas as suas respostas Maria Antonieta Teixiera de Almeida 101 Cap tulo 8 Pr tica 3 Experimento 11 Distribui o de energia em resistores ligados em s rie no quadro de luz II corrente alternada Objetivo Investigar qualitativamente a distribui o de energia de resistores ligados em s rie em um circuito com corrente alternada Informa es preliminares A voltagem a corrente el trica em circuito que utiliza como fonte de corrente el trica a rede el trica n o s o constantes Elas variam harmonicamente com o tempo com uma fregii ncia fde 60 Hz V V cos 27f t I 1 cosQ7nft O mult metro n o mede a corrente el trica instant nea nem a voltagem instant nea Ele mede a corrente el trica eficaz raiz quadrada do valor m dio da quadrado da corrente el trica instant nea em um per odo e a voltagem eficaz raiz quadrada do valor m di
6. Cap tulo 8 Pr tica 3 PR TICA 3 DISTRIBUI O DE ENERGIA NOS CIRCUITOS APSPECTOS EXPERIMENTAIS Objetivos Desenvolver sua capacidade de entender qualitativamente a energia em circuitos el tricos Esta pr tica tem como objetivo desenvolver sua capacidade de entender qualitativamente a energia em circuitos el tricos Deve ser realizada no p lo regional Est dividida nos seguintes t picos Experimento 7 Medindo resist ncias Experimento 8 A luminosidade de uma l mpada e a corrente el trica Experimento 9 Distribui o de energia em resistores ligados em s rie no quadro de luz I corrente cont nua Experimento 10 Distribui o de energia em resistores ligados em paralelo no quadro de luz I corrente cont nua Experimento 11 Distribui o de energia em resistores ligados em s rie no quadro de luz II corrente alternada Experimento 12 Distribui o de energia em resistores ligados em paralelo no quadro de luz II corrente alternada Antes de realizar esta Pr tica leia o manual de utiliza o do mult metro e responda ao question rio sobre ele Figura 85 b Quadro de luz 2 Figura 85 a Quador de luz I Maria Antonieta Teixiera de Almeida 89 Cap tulo 8 Pr tica 3 Material necess rio Pr tica 3 Substituidor de pilhas Quadro de luz I corrente cont nua 1 Quadro de luz II corrente alternada 1 Mult metro 2 Curtos com terminais RCA 4 Curtos com tomadas 4 L mpadas d
7. a que est o ligados eletricamente Quando a resist ncia entre dois pontos muito grande eles est o isolados eletricamente Quando a resist ncia entre dois pontos nula dizemos que eles est o em curto Material do experimento Mult metro 1 Quadro de luz I Substituidor de pilhas L mpadas de 60W 110V 7W 110V Curtos do tipo RCA Atividade experimental e Observe as l mpadas de 60W 110V e 7W 110V e marque as respostas verdadeiras O filamento da l mpada de 60W 110V feita de um fio mais fino e maior do que o da l mpada de 7W 110V Por isso a resist ncia da l mpada de 60W 110V maior do que a da l mpada de 7W 110V Maria Antonieta Teixiera de Almeida 91 Cap tulo 8 Pr tica 3 O filamento da l mpada de 60W 110V feita de um fio mais grosso e menor que o da l mpada de 7W 110V Por isso a resist ncia da l mpada de 60W 110V menor que a da l mpada de 7W 110V MEDIDA DE RESIST NCIAS Cuidado O modelo do mult metro do seu p lo pode ser diferente A c L AM aL Figura 86 a Figura 86 b CUIDADO VERIFIQUE SE O RESISTOR CUJA RESIST NCIA VAI SER MEDIDA EST SEM CORRENTE EL TRICA Coloque o multimetro na escala de 2kQ A medida da resist ncia deve ser feita com as pontas do multimetro colocadas nas extremidades do resistor como mostra a Figura 86 e Me a com o multimetro as resist ncias das l mpadas de 60W 110V e 7W 110V e coloque o resultado da medida na tabela I
8. adas nas duas l mpadas s o 2 Quando o circuito tem duas l mpadas ligadas em paralelo circuito da Figura 92 a a corrente que atravessa a fonte do que aquela que existe quando uma das l mpadas desatarraxada Figura 92 b Por isso a dissipa o de energia calor fica no interior da fonte no caso do circuito da Figura 99 a do que no caso da Figura 92 b A voltagem e a energia fornecidas a uma das l mpadas do circuito da Figura 92 a s o do que aquelas fornecidas nica l mpada do circuito da Figura 99 b Por isso as l mpadas do circuito da Figura 99 a brilham do que aquela do circuito da Figura 99 b 3 Quando o circuito tem duas l mpadas ligadas em paralelo figura 6 a a corrente que atravessa a fonte do que o dobro daquela que existe quando uma das l mpadas desatarraxada Figura 92 b Portanto as correntes el tricas que atravessam as l mpadas do circuito da figura 92 a s o do que aquela que atravessa a l mpada do circuito da figura 92 b Como as correntes el tricas e as voltagens nas l mpadas do circuito 92 a s o do que aquelas da l mpada do circuito 92 b as pot ncias dissipadas e as luminosidades das l mpadas do circuito 92 a s o do que aquela da l mpada do circuito 92 b Justifique todas as suas respostas Maria Antonieta Teixiera de Almeida 99 Cap tulo 8 Pr tica 3 Experimento 10 Pot ncia dissipada em resistores ligados em s rie no quadro de luz T Objetivo
9. e 15W 220V duas de 15W 110V uma de 60W 110V uma e de 7W 110V Figura 86 a Foto do curto RCA Figura 86 b Foto do curto tomada A liga o el trica entre dois pontos abertos do circuito vai ser feita com terminais RCA no caso de corrente el trica cont nua Figura 86 a e com tomadas no caso de correntes el tricas alternadas figura 86 b Fa a suas medidas com cuidado mesmo que para isso voc aparentemente gaste muito tempo Seja caprichoso pois sua aten o e seu cuidado na realiza o dos experimentos facilitar o seu trabalho mais tarde Bom trabalho Maria Antonieta Teixiera de Almeida 90 Cap tulo 8 Pr tica 3 Experimento 7 Medindo resist ncias Objetivo Desenvolver no estudante a capacidade de avaliar qualitativa e quantitativamente a resist ncia de resistores Informa es preliminares A resist ncia de um condutor aumenta com o seu comprimento e diminui com a sua rea A pot ncia dissipada em um resistor dada por 2 Paari ato R onde AV voltagem R a resist ncia e i a corrente el trica Uma associa o de resistores dita em s rie quando n o existem n s pontos onde existe soma ou divis o de correntes el tricas entre os resistores Uma associa o de resistores dita em paralelo quando todos os resistores est o ligados a um mesmo par de n s A medida de resist ncias pode ser utilizada para verificar quais s o os pontos de um sistem
10. lt metros vai ser utilizado para medir a voltagem da fonte Escolha uma escala de voltagem de 200V DC corrente continua Cuidado Voc pode queimar o multimetro se ele for colocado na escala errada e O segundo mult metro vai ser utilizado para medir a corrente el trica que atravessa a fonte Um dos plugs de uma das ponteiras deve ser colocado no conector 204 Deve se escolher a escala de corrente continua de 204 e Introduza no circuito da Figura 89 uma nova l mpada ligada em paralelo com a primeira veja Figura 92 a Ajuste o potenci metro para obter a maior luminosidade poss vel nas l mpadas Observe as l mpadas Me a a voltagem nos terminais das l mpadas e coloque na tabela V e Me aa corrente el trica que atravessa a fonte colocando o mult metro no ponto 4 Anote o resultado na tabela V Maria Antonieta Teixiera de Almeida 98 Cap tulo 8 Pr tica 3 e Desatarraxe uma das l mpadas e me a novamente a diferen a de potencial nos terminais da l mpada que permaneceu acesa e a corrente el trica que atravessa a fonte Anote o resultado na tabela a seguir Tabela V N mero de l mpadas Voltagem V Corrente el trica na fonte i Duas l mpadas em paralelo Uma l mpada Complete as senten as 1 As correntes el tricas que atravessam as duas l mpadas do circuito da Figura 92 a s o porque elas est o submetidas mesma e as suas luminosidades s o s pot ncias dissip
11. nieta Teixiera de Almeida 96 Cap tulo 8 Pr tica 3 e Cuidado Coloque o multimetro na escala de 20A DC A figura 98 repetida novamente mostra como se deve introduzir o mult metro para medir a corrente el trica no ponto C e Varie a corrente el trica com o bot o do potenci metro de forma a obter luminosidades diferentes para as l mpadas Me a as difere as de potencial ESCALA DE 20V DC e as correntes el tricas e coloque os resultados na tabela IV Tabela IV Luminosidade fraca Luminosidade m dia Luminosidade forte Corrente Voltagem Pot ncia Vi Marque a afirmativa correta A luminosidade maior quando a pot ncia Vi menor A luminosidade maior quando a pot ncia Vi maior Maria Antonieta Teixiera de Almeida 97 Cap tulo 8 Pr tica 3 Experimento 9 Distribui o de energia em resitores ligados em paralelo no Quadro de luz I Objetivo Discutir qualitativamente a distribui o de energia em circuitos el tricos com liga es em paralelo quando se utiliza uma fonte real a voltagem fornecida depende da corrente el trica que atravessa a fonte Material necess rio ao experimento Quadro de luz I 1 Substituidor de pilhas L mpadas de lanterna de 3 9V 0 3A duas Curtos RCA 4 Atividade experimental l mpadas l mpada A C FONTE Potenci metro Potenci metro Figura 92 a Figura 92 b e Um dos mu
12. o do quadrado da voltagem instant nea em um per odo isto y y icaz 2 ve 2 I I m eficaz J2 2 A pot ncia m dia dissipada em um resistor percorrido por uma corrente alternada dada por V P a sR ua Uma fonte de corrente el trica alternada considerada ideal quando a voltagem efetiva fornecida pela fonte n o depende da corrente el trica efetiva que atravessa a fonte Maria Antonieta Teixiera de Almeida 102 Material do experimento Mult metro 2 Cap tulo 8 Pr tica 3 Quadro de luz II 1 corrente alternada L mpadas de 60W 110V uma 15W 2200V duas 7W 110V uma Curtos do tipo tomada 4 Atividade experimental l mpadas D A l mpada C m B Figura 95 Figura 96 e Monte o quadro de luz II de acordo com a Figura 95 Utilize inicialmente todas as l mpadas iguais 15W 220 Ligue o circuito rede el trica Multimetro 1 Multimetro 2 Cuidado O modelo do Figura 97 mult metro do seu p lo pode ser diferente Figura 98 e Um dos multimetros mult metro l Figura 97 vai ser utilizado para medir a voltagem da fonte Escolha uma escala de Maria Antonieta Teixiera de Almeida 103 Cap tulo 8 Pr tica 3 voltagem alternada gt 150V AC Cuidado Voc pode queimar o mult metro se ele for colocado na escala errada e O segundo mult metro mult metro Figura 98 vai ser utilizado para medir a corrente el t
13. rica que atravessa a fonte O plug de uma das ponteiras deve ser colocado no conector 20 A Cuidado Deve se se escolher a escala de corrente alternada de 20 A iie e Me a a diferen a de potencial nos terminais da fonte e a corrente el trica que atravessa a fonte e anote na tabela VI e Me a a diferen a de potencial nos terminais das l mpadas e anote na tabela VI e Cuidado Voc pode ser queimar Utilize um isolante t rmico por exemplo papel toalha para desatarraxar uma das l mpadas Observe a outra l mpada e Com um curto no ponto D retire a l mpada 2 do circuito Me a a diferen a de potencial nos terminais da fonte e a corrente el trica que atravessa a fonte e anote o resultado na tabela VI e Retire o curto do ponto D e substitua a l mpada 2 por uma l mpada de 60W 110V e substitua a l mpada 1 pela l mpada de 7W 110V Me a a diferen a de potencial nos terminais das duas l mpadas Tabela VI Voltagem V Corrente i Resist ncia V i Fonte figura 102 Fonte figura 103 L mpada 1 L mpada 2 L mpada 3 L mpada 60W 110V L mpada 7W 110V Complete as senten as l Na faixa de corrente el trica utilizada a fonte de corrente alternada uma fonte ideal 2 As pot ncias dissipadas nas l mpadas 1 e 2 s o do que a dissipada na l mpada 3 porque a corrente el trica e a voltagem na l mpada 3 s o do que nas l mpadas 1 e 2 3 A pot ncia dissipada na l mpada
14. sist ncias R e Rz em s rie e me a a resist ncia dessa associa o resist ncia do trecho AC UTILIZE A ESCALA DE 2kKQ e Com os curtos ligue as resist ncias Rz e Rz em paralelo e me a a resist ncia dessa associa o resist ncia do trecho DC Tabela HI Resist ncia kQ Incerteza na resist ncia Ri R2 R3 AC DC Maria Antonieta Teixiera de Almeida 94 Cap tulo 8 Pr tica 3 Conclus o Complete as senten as a seguir O A resist ncia equivalente a uma associa o de resistores em s rie O A resist ncia equivalente a uma associa o de resistores em paralelo Discuta com o tutor as discrep ncias entre as suas medidas e a previs o te rica Maria Antonieta Teixiera de Almeida 95 Cap tulo 8 Pr tica 3 Experimento 8 A luminosidade de uma l mpada e a corrente el trica Objetivo Investigar a varia o da luminosidade de uma l mpada com a pot ncia el trica dissipada Material do experimento Mult metro 2 Quadro de luz I Substituidor de pilhas Curtos RCA 4 L mpada de 3 9V 0 3 Atividade experimental l mpada A C l mpada c Potenci metro Figura 89 Potenci metro Figura 90 e Monte o circuito da figura 96 Mantenha o substituidor de pilhas em 12V MEDIDA DE CORRENTE H TRICA Cuidado O modelo do mult metro do seu A c p lo pode ser diferente Figura 91 a Maria Anto
15. tonieta Teixiera de Almeida 105 Cap tulo 8 Pr tica 3 Tabela VII L mpadas 15 W 110 V Voltagem V L mpada 1 circuito da figura 13 L mpada 2 circuito da figura 13 L mpada 3 do circuito da figura 14 1 Marque as respostas corretas As correntes el tricas que atravessam as l mpadas 2 e 3 s o diferentes As correntes el tricas que atravessam as l mpadas 2 e 3 s o iguais As pot ncias dissipadas nas l mpadas 2 e 3 s o iguais porque elas est o submetidas a diferen as de potenciais iguais e s o atravessadas por correntes diferentes As pot ncias dissipadas nas l mpadas 2 e 3 s o iguais porque elas est o submetidas a diferen as de potenciais iguais e s o atravessadas por correntes el tricas iguais A corrente el trica que atravessa a l mpada 1 do circuito da figura 13 maior que aquela que atravessa a l mpada 3 no circuito da figura 14 A corrente el trica que atravessa a l mpada 1 do circuito da figura 13 menor do que aquela que atravessa a l mpada 3 no circuito da figura 14 2 Na faixa de corrente el trica utilizada a rede el trica uma fonte ideal Justifique as suas respostas e Troque a l mpada 1 por uma l mpada de 7W 110V e a l mpada 2 por uma l mpada de 60W 110V Me a a diferen a de potencial nos terminais das l mpadas 1 e 2 coloque na tabela VIII Maria Antonieta Teixiera de Almeida 106 Cap tulo
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