Multimetro2
- 1. Um multímetro digital tem a facilidade de mostrar diretamente em seu display de cristal líquido o valor numérico da grandeza que está sendo medida, o valor é mostrado diretamente por isso não é preciso fazer multiplicações como acontece ao utilizar multímetros analógicos. Um multímetro digital pode ser utilizado para diversos tipos de medidas, os três tipos de medidas mais comuns são: - Medir tensão elétrica (medida do nível de tensão elétrica medida em volts, cujos símbolos podem ser ACV se a tensão for alternada, DCV se a tensão for contínua). - Medir a intensidade de corrente elétrica (medida em ampère cujo símbolo é A (em maiúsculo)). - Medir resistência elétrica (medida em Ohms, cujo símbolo é a letra Omega). Além destas medidas, um multímetro digital pode ter escalas para outras medidas específicas como: temperatura, freqüência, semicondutores (que é a escala indicada pelo símbolo de um diodo), capacitância, ganho de transistores, continuidade, e outros tipos de medidas. Nos multímetros digitais o valor da escala já indica o máximo valor a ser medido por ela, independente da grandeza, uma indicação de valores encontrados na prática para estas escalas pode ser vista a seguir: Escalas de tensão contínua: 200mV, 2V, 20V, 1000V ou 200m, 2, 20, 1000. Escalas de tensão alternada: 200V, 750V ou 200, 750. Escalas de resistência: 200, 2000, 20K, 200K, 2M ou 200, 2K, 20K, 200K, 20000K. Escalas de corrente contínua: 200u, 2000u, 20m, 200m, 2A, 20A ou 200u, 2m, 20m, 200m, 2, 10. Escalas de corrente alternada: 2A, 10A ou 2, 10. A seleção entre as escalas geralmente é feita através de uma chave rotativa, mas também existem multímetros em que a seleção da grandeza a ser medida deve ser feita através de chaves de pressão, também existem multímetros que não tem nenhuma chave, neste caso será um multímetro digital de auto-range, ou seja, ele mesmo seleciona a grandeza e a escala que esta sendo medida automaticamente. Também podem ser encontrados multímetros que tem apenas uma escala para tensão, uma escala para corrente e uma escala para resistência, este tipo de multímetro também é auto-range, nele não é preciso procurar uma escala específica para se medir um determinado valor de uma grandeza, apenas selecionar a seção da grandeza que será feita a medida. Na utilização de multímetros em geral, principalmente em multímetros digitas, o mais importante ao usar um multímetro digital é saber selecionar a seção correta e a escala
- 2. correta para o tipo da medição a ser feita. Veja a seguir algumas grandezas com seus respectivos nomes nas escalas dos multímetros: Tensão contínua = VCC, DCV, VDC (ou apenas um V (em maiúsculo) com duas linhas sobre ele, uma linha tracejada e a outra linha continua). Tensão alternada = VCA, ACV, VAC (ou um V (em maiúsculo) com um ~ (til) sobre ele). Corrente contínua = DCA, ADC (ou um A (em maiúsculo) com duas linhas sobre ele, uma linha tracejada e uma linha continua). Corrente alternada = ACA (ou um A (em maiúsculo) com um ~ (til) sobre ele). Resistência = Ohms, cujo símbolo é a letra Omega do alfabeto grego. Para medirmos uma tensão é necessário que conectemos as pontas de prova em paralelo com o ponto a ser medido, se a intenção for a de medir o nível de tensão aplicada sobre uma lâmpada devemos colocar uma ponta de prova de cada um dos terminais da lâmpada, este é um exemplo de uma medição em paralelo. Para medirmos a intensidade de uma determinada corrente com um multímetro digital, devemos colocar o multímetro em série com o ponto a ser medido. Se a intenção é medir a intensidade de corrente que circula por uma lâmpada devemos desligar um lado da lâmpada, encostar-se a este ponto uma ponta de prova e a outra ponta de prova deve ser encostado no fio que soltamos da lâmpada, este é um procedimento de uma ligação em série. É interessante deixar claro, que a grande maioria dos multímetros digitais só medem corrente contínua, por isso não devem ser utilizados para se medir intensidade de corrente alternada fornecida pela rede elétrica. A corrente contínua é encontrada em baterias, dínamos, pilhas e nos conversores de tensão de corrente alternada em tensão e corrente continua, que são as fontes de alimentação. Para executar a medida de resistência deve-se desligar todos os pontos da peça a ser medida e encostarmos uma ponta de prova em cada terminal da peça, se for o caso de medir a resistência de uma lâmpada incandescente encostamos uma ponta de prova na rosca e outra na parte inferior e metálica do conector da lâmpada. Todos os tipos de medidas devem ser feitas com critério e em nenhuma hipótese devem ser encostadas as mãos ou qualquer parte do corpo em nenhuma ponta de prova ou parte metálica durante a medida, caso isto venha a acontecer, o risco de levar um choque é grande além de eletricamente ter uma leitura errada, o interessante para quem não tem prática é treinar bastante manipulando as pontas antes de começar a medir qualquer coisa que encontre.
- 3. É importante observar e estar atendo para o fato de que a grande maioria dos multímetros digitais tem 3 ou 4 bornes para a ligação das pontas de prova. Geralmente, apenas um borne é comum, os outros bornes servem para medição de tensão, resistência e corrente, observe a indicação dos bornes que sempre mostram para qual grandeza ou escala ele pode ser usado, tenha em mente os parâmetros a seguir: O borne comum, normalmente é indicado por COM, e é onde deve estar sempre ligada a ponta de prova preta. O borne indicado por V/Ohms/mA é onde deve estar conectada a ponta de prova vermelha para a medição de tensão (contínua ou alternada), resistência e corrente na ordem de miliamperes. Borne indicado por A é onde deve estar a ponta de prova vermelha para a medição de corrente continua ou alternada, lembre-se que a grande maioria dos multímetros digitais não mede corrente alternada, é altamente recomendável que seja verificada a existência de uma escala no instrumento antes de fazer a medição da intensidade de corrente alternada. O quarto borne em um multímetro pode ser utilizado para a medição de corrente contínua mais intensa, geralmente o máximo é de até 10A, neste caso a indicação no borne seria 10A ou 10 ADC. Quando um multímetro apresenta escalas para medição de capacitância ou ganho (beta) de transistores normalmente eles têm conectores específicos para esta finalidade. Estes conectores estão indicados no painel do instrumento, e é bom lembrar que os capacitores devem ser sempre descarregados antes de fazer qualquer medição. Para descarregar capacitores coloque os seus dois terminais em curto usando uma chave de fenda, e se o capacitor tiver mais de um terminal positivo, os terminais deverão ser colocados em curto com o terra um a um. Os multímetros digitais normalmente mostram uma indicação de que a bateria está se esgotando, isto normalmente é feito através de um símbolo de bateria que aparece continuamente ou que fica piscando no display. Caso uma leitura precise ser monitorada durante um longo tempo este problema poderá fazer com que você acredite que uma tensão, ou corrente, está variando, quando ela está fixa e na verdade é a bateria do multímetro que está fraca. Associação de Pilhas Objetivo Neste experimento mostramos como é possível fazer associações ou arranjos de pilhas (geradores de energia) em circuitos elétricos e suas aplicações.
- 4. Contexto Pilhas são um dos vários tipos de geradores que podem fazer parte de circuitos elétricos. Por exemplo, uma associação de pilhas que resulte numa diferença de potencial (ddp) de 12 Volts, tem o mesmo efeito que uma bateria de 12 Volts neste mesmo circuito, embora não tenha a mesma durabilidade. Por causa desta equivalência usamos neste experimento pilhas de 1,5 V ao invés de outro tipo de gerador. Logo, ao ler pilha neste experimento, entenda que ela pode ser substituída por outro gerador equivalente, até mesmo uma usina. O comportamento e os resultados destes geradores num circuito elétrico muda de acordo com o tipo de associação. Os dois tipos de associações básicas são: a associação de pilhas em paralelo e a associação de pilhas em série (veja as figuras abaixo). É uma idéia comum que uma bateria de tensão constante, como uma pilha, libera para qualquer tipo de circuito a mesma corrente elétrica. Ou seja, a idéia é de que uma bateria libera uma corrente constante, o que não é verdade. Na realidade uma bateria libera para o circuito uma corrente apropriada, que depende da necessidade de cada circuito. Quando a combinação é feita em paralelo temos que a tensão ou ddp entre os terminais dos geradores é igual à tensão de cada pilha. Mas a corrente elétrica que percorre o circuito é dividida entre os geradores, de forma que a corrente elétrica total é a soma das correntes que são liberadas por cada gerador. Já na associação em série, temos que a corrente entre os terminais dos geradores é igual à corrente de cada pilha. Mas a tensão sobre o circuito é a soma das tensões em cada gerador. Então não se engane: a corrente elétrica fornecida por cada pilha é diferente nos dois casos.
- 5. Idéia do Experimento Numa associação em série, duas pilhas são conectadas de forma que o polo positivo de uma se ligue ao polo negativo da outra e os polos da extremidade estão livres para se conectarem ao circuito, como mostra a parte "Associação em série" da figura abaixo. Nesta associação, a ddp é a soma do potencial individual de cada pilha ou seja, 3.0 V e a corrente total "it" fornecida ao circuito tem valor igual às correntes que saem de cada pilha, nesta associação. Numa associação em paralelo, duas pilhas são conectadas de forma que o polo positivo de uma se ligue ao polo positivo da outra e o mesmo acontece com os polos negativos. E destes polos saem as pontas que se ligarão ao restante do circuito, como mostra a parte "Associação em paralelo" da figura abaixo. Nesta associação, a ddp resultante da associação é igual em valor da ddp individual de cada pilha. A corrente elétrica total "it" fornecida ao
- 6. circuito é dividida entre as pilhas de forma que somando-se a corrente que cada pilha fornece ao circuito se tem a corrente total consumida pelo circuito. Logo, estas associações possuem características distintas. Numa temos uma soma de potenciais e na outra um potencial constante. Ou seja, se num circuito for necessário um potencial alto, associa-se pilhas em série e se num circuito for necessário um longo período de funcionamento, associa-se pilhas em paralelo. Neste experimento o circuito foi composto de duas pilhas idênticas de 1,5 V e uma única lâmpada de 3 V. Como mostra a figura da Seção Esquema Geral de Montagem. Se associarmos as pilhas em série forneceremos à lâmpada um potencial de 3 V, e como a lâmpada é de 3 V seu funcionamento será pleno e a intensidade da luz emitida também. Já se associarmos as pilhas em paralelo e ligarmos à lâmpada de 3 V, esta associação fornecerá metade do potencial exigido pela lâmpada e conseqüentemente metade da corrente exigida para seu funcionamento normal. Com isso, a intensidade da luz emitida será menor do que na associação em série. Em compensação, a lâmpada ficará bem mais tempo acesa. Tabela do Material Item Observações Um pedaço de fio condutor Fio elétrico para conexão. Pilha Serão necessário 2 pilhas comuns, de 1,5 Vcada.
- 7. Uma lâmpada de lanterna De 3 V. Montagem • Montagem em Série: o Una duas pihas de 1.5 V, prendendo-as sobre uma mesa com fita adesiva de tal modo que o polo negativo de uma esteja em contato com o positivo da outra, como mostra a Figura A. o Corte dois pedaços de fios elétricos e desencape cerca de dois centímetros de cada extremidade. o Prenda com fita adesiva um fio elétrico em cada um dos polos das extremidades da associação. o Ligue a extremidade livre de cada fio elétrico nos contatos da lâmpada. • Montagem em Paralelo: o Una duas pihas de 1.5 V, prendendo-as sobre uma mesa com fita adesiva de tal modo que suas laterais estejam juntas e seus polos estejam voltados para o mesmo lado, como mostra a Figura B. o Corte dois pedaços de fios elétricos e desencape cerca de dois centímetros de uma extremidade e 4 centímetros da outra. o Prenda com fita adesiva a extremidade mais desemcapada de um dos fios elétricos nos polos positivos da associação. Prenda de modo que a parte desemcapada encoste nos dois polos positivos da associação simultaneamente. Repita o mesmo para os polos negativos da associação. o Ligue a extremidade livre de cada fio elétrico nos contatos da lâmpada. Esquema Geral de Montagem: Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru Fio Cria Campo Magnético Objetivo
- 8. Neste experimento vamos mostrar que é possível criar um campo magnético com a eletricidade. Contexto Quando uma corrente elétrica atravessa um fio condutor, cria em torno dele um campo magnético. Este efeito foi verificado pela primeira vez por Hans Christian Orsted em abril de 1820. Ele observou que a agulha de uma bússola defletia de sua posição de equilíbrio quando havia próximo a ela um fio condutor pelo qual passava uma corrente elétrica. Idéia do Experimento Se fizermos fluir num fio condutor de eletricidade uma corrente elétrica, criaremos em torno deste fio um campo magnético. Para verificarmos se o campo magnético foi criado, basta aproximarmos este fio a uma bússola. O papel da bússola neste experimento é o de um aparelho de teste, que vem confirmar a existência ou não do campo magnético. Como sabemos, a agulha de uma bússola é um pequeno ímã, e como todo ímã é atraído ou repelido quando aproximado de outro ímã ou um campo magnético. Portanto, se o campo magnético foi criado no fio, ao aproximá-lo da bússola, sua agulha defletirá da sua posição, sendo esta atraída ou repelida por este fio. Com as infomações acima já é possível realizar este experimento e verificar que todo fio condutor, quando atravessado por uma corrente elétrica, cria em torno de si um campo magnético. Mas você perceberá que dependendo da posição do fio em relação à agulha da bússola, ela girará para um lado ou para outro; ou se invertermos o sentido da corrente, ela inverterá o sentido da deflexão. Caso as informações acima forem suficientes para você, passe para a leitura das Seções Tabela de Materiais e Procedimento de Montagem. Mas se você quer saber mais sobre este efeito magnético, e saber porque ora a agulha deflete para um lado ora para outro, continue lendo esta seção. Daqui por diante daremos uma explicação mais detalhada do campo magnético gerado por um fio condutor. Um ímã não interage com cargas elétricas estacionárias. Mas quando estas cargas estão em movimento, surge uma interação entre o ímã e o fio que as conduz. Isso se dá porque um fio condutor quando percorrido por uma corrente elétrica, gera em torno de sí um campo magnético, de mesma natureza que daquele de um ímã natural. Um ímã, como a agulha da bússola, possui dois polos magnéticos, norte e sul. Quando o campo magnético de dois ímãs naturais interagem, o polo sul de um ímã é atraido pelo polo norte do outro e vice e versa. Da mesma forma, polos iguais se repelem. Por isso, a agulha de uma bússola possui uma orientação preferencial: seus polos norte e sul estão sendo atraídos pelos polos sul e norte do campo magnético da Terra.
- 9. Por convenção as bússolas apontam para o polo norte magnético da Terra. Assim, uma marca é feita no polo sul da agulha da bússola. Quando outro campo magnético, além do da Terra, se aproxima da agulha da bússola, este campo passa a interagir com esta, fazendo que sua agulha seja atraída ou repelida por este segundo campo. Por isso usamos a bússola como "verificador" da existência de um campo magnético, quando desconfiamos que algum objeto está imantado. Logo, se usarmos este raciocínio, podemos com a bússola verificar se há um campo magnético em torno de um fio condutor, quando por este passar uma corrente elétrica. Mas antes de verificarmos experimentalmente, devemos atentar para algumas informações importantes quanto às caracteristicas do campo magnético deste fio. Pela convenção do eletromagnetismo, a orientação das linhas do campo magnético é "saindo" do polo norte e "entrando" no polo sul. Veja a figura abaixo. o O campo magnético que se forma em torno do fio é circular, ou seja, podemos imaginar linhas de campo circulares concêntricas que tem uma determinada orientação. o Existe uma regra para descobrirmos qual é o sentido do campo magnético no fio condutor, ou seja, será possível descobrir para onde apontam as linhas de campo. Com isso, é possível prever para que lado irá girar a agulha da bússola quando interagir com o campo. Esta regra é conhecida com regra da mão direita, e funciona da seguinte forma: com o polegar apontando no sentido da corrente, que flue do polo positivo para o polo negativo da pilha, flexione os demais dedos fazendo um movimento circular no sentido de fechar a mão. O sentido do campo terá o mesmo sentido de rotação dos demais dedos. Ou seja, imagine que a ponta dos seus dedos, excluindo -se o polegar são setas que apontam para o norte. Então pode-se imaginar que a ponta de
- 10. seus dedos irá repelir o norte e atrair o sul da agulha da bússola.como mostra a figura. o Agora, com estas informações, é possível endender o porquê que a agulha da bússola gira para um lado ou para outro, dependendo da forma como se aproxima o fio da agulha da bússola. E ainda entender por que a agulha da bússola gira para o sentido oposto quando inverte-se a polaridade da bateria (invertendo o sentido da corrente). Se a a agulha da bússola estiver em repouso, sem interferência de um campo magnético próximo, ela estará apontando no sentido norte-sul magnético da Terra, como já foi dito. Então, se raciocinarmos em termos de linhas de campo, e se a orientação das linhas de campo geradas pelo fio que atuam sobre a agulha estiverem apontando para o polo norte da agulha da bússola (que por sua vez aponta para o polo sul da Terra), esta será repelida pela ação deste campo magnético. E se estiver apontando para o sul da agulha, esta será atraída pela ação deste campo. Veja a figura abaixo. Para a verificação da deflexão da agulha da bússola, devido a influência do campo magnético gerado pelo fio condutor, coloque a parte reta do fio sobre a bússola no mesmo sentido da agulha, quando esta está em repouso em relação à Terra, antes de ligar a corrente elétrica. Veja a figura abaixo.
- 11. Ao ligar o fio a uma pilha, uma corrente elétrica será estabelecida. Então a agulha da bússola vai tender a assumir uma direção ortogonal à direção do fio, acompanhando o campo do fio. Esta deflexão pode ser para um lado ou outro do fio, dependendo da direção em que está fluindo a corrente elétrica (regra da mão direita). Veja figura abaixo. O quanto a agulha vai defletir dependerá da intensidade do campo magnético gerado pelo fio. Logo, se a intensidade do campo magnético for pequena, a agulha fará uma pequena abertura e se a intensidade do campo magnético for alta, a agulha tenderá a ficar com uma abertura perpendicular ao fio. A intensidade do campo gerado pelo fio é diretamente proporcional à corrente que passa por esse. Não se recomenda trabalhar com correntes elétricas intensas, nem tampouco com grandes tensões. A corrente elétrica de uma ou mais pilhas comuns a uma voltagem de 1.5 volts cada são suficientes para a verificação experimental. Efeito similar se dá quando o fio ao invés de estar sobre a bússola no sentido norte-sul, estiver perpendicular à bussola. Neste caso a agulha permanece na mesma posição, ou a inverte completamente. E o raciocínio para verificar se o sentido de rotação da agulha da bússola é coerente, é aplicar a regra da mão direita. Tabela do Material Item Observações Aproximadamente 10 cm de fio elétrico comum. Pode ser Um pedaço de encontrado em casa de materiais elétricos ou eletrônicos ou então fio condutor retirados de enrolamentos elétricos velhos. Ou retirados de aparelhos elétricos ou eletrônicos fora de uso. Pilha 1 pilha comum de 1,5 volts será suficiente. Verifique o funcionamento da bússola antes de usá-la ou faça uma Bússola (veja a seção de comentários). Porta Pilhas e Estes equipamento são opcionais. O funcionamento do experimento Fios de Conexão não será prejudicado, na falta destes.
- 12. (jacaré) Montagem • Coloque a bússola sobre uma mesa plana e longe da influência de campos magnéticos que não o terrestre, como o de alto-falantes, por exemplo. • Coloque o fio sobre a bússola, no sentido de sua agulha. • Ligue o fio na pilha. Comentários • Tome cuidado com os alto-falantes, pois eles contém ímãs bastantes fortes e o campo gerado por eles atrapalhará o experimento, caso haja algum por perto. • Inverta a polaridade da pilha e veja a deflexão da agulha para o outro lado. • O consumo de pilha é alto, pois, a corrente elétrica não tem resistência no percurso, ou seja, o circuito está em curto. Por isso, é aconselhável não deixar o circuito fechado por muito tempo desligando-o a cada demonstração. Outra maneira de resolver este problema é colocar uma resistência no circuito. Uma lâmpada de lanterna seria um bom resistor, mas daí serão necessárias duas pilhas, visto que uma lâmpada necessita de no mínimo 1,5 volts. • Caso você não consiga uma bússola para a realização do experimento, é possível construir uma. Para isso você vai precisar de um copo comum com água, um agulha de costura fina, uma rolha e um ímã natural. Siga os passos seguintes: 1-Primeiro deve-se imantar a agulha de costura, passando-se o ímã natural várias vezes na agulha de costura, sempre na direção do seu comprimento e no mesmo sentido. Para saber se agulha já está bem imantada, aproxime-a de algum objeto metálico e verifique se há atração ou repulsão. 2-Corte uma fatia circular bem fina da rolha. Esta fatia de rolha serve para permitir que a agulha de costura possa flutuar sobre a água. 3-Atravesse ou cole no disco circular de rolha já cortado, a agulha. 4-Coloque o disco circular de rolha com agulha em um copo cheio de água. 5-Verifique por algum método se sua bússola está funcionando, comparando a direção para onde a agulha está apontando com alguma referência. Sem outros campos magnéticos por perto, ela deve se orientar na direção norte-sul.
- 13. 6-Veja a figura de como fica a construção desta bússola. Esquema Geral de Montagem: Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru Motor Elétrico Objetivo Neste experimento vamos construir um sistema simplificado de motor de corrente contínua.Trata-se de uma aplicação de grande importância de eletricidade e magnetismo. Contexto O motor elétrico funciona com base na repulsão entre imãs, um natural e outro não-natural, neste nosso exemplo. Idéia do Experimento O imã não-natural neste experimento é uma bobina. O conveniente de se usar imãs não naturais num motor elétrico é a possibilidade de se manipular (inverter) os polos magnéticos. O funcionamento deste motor elétrico pode ser explicado em alguns passos (acompanhe pela figura abaixo): 1) Num primeiro momento, os fios raspados estão em contato com as tiras e a corrente elétrica cria um campo magnético na bobina. Esta bobina por ter liberdade de rotação entra em movimento, para se livrar da repulsão do imã comum, que está fixo à sua frente. 2) Em um quarto de volta, a bobina está parcialmente em contato com as tiras e o campo magnético começa a perder sua força. Não deixando assim que a atração do polo sul da bobina pelo polo norte do imã comum seja forte o suficiente para frear o movimento. 3) Quando a bobina completa meia volta, começaria o processo inverso. Ou seja, deveria existir um campo atrativo entre a bobina e o imã. Mas
- 14. isso só aconteceria se os contatos estivessem ligados. Este contato não é estabelecido, pois, esta atração frearia ou cessaria o movimento adquirido no primeiro momento. 4) Completando-se mais um quarto de volta, o contato com as tiras começa a se reestabelecer e o campo magnético a ganhar força. Neste momento a bobina começa a ser repelida pelo imã comum. Dado o movimento que a bobina já possui, este ganha nova aceleração. 5) Volta-se à posição inicial e o ciclo recomeça. Assim o processo continua periodicamente, enquanto existir corrente elétrica passando pela bobina. Tabela do Material Item Observações Aproximadamente um metro de fio (nº26). Pode ser encontrado Um pedaço de fio em casa de materiais elétricos ou eletrônicos ou então retirados de cobre esmaltado de enrolamentos elétricos velhos. Neste experimento foi utilizado presilhas de lata das pastas de Tiras de lata cartolina que são vendidas em papelarias. Acrescentar pilhas, ligadas em série, conforme a necessidade da Pilhas montagem. Quanto mais intenso for o campo magnético melhor. Pode ser Imã retirado de alto falantes velhos ou encontrado em lojas de ferro velho. Pedaço de madeira Servirá como base para a montagem. Montagem • Para fazer a bobina enrola-se o fio de cobre num cano ou qualquer outro objeto cilindrico, com cerca de 3 cm de diâmetro. Deve-se deixar livre duas pontas de aproximadamente 2 cm de comprimento, em cada extremidade.
- 15. • A raspagem do esmalte do fio de cobre nas extremidades, deve ser feito da seguinte maneira: primeiro, deve-se raspar com uma lâmina todo o esmalte de uma das extremidades, dando uma volta completa. A outra extremidade, só é raspado o esmalte de meia volta do fio. Isso porque em um plano ambas extremidades estão raspadas, e em contato com as tiras, dando contato para a passagem de corrente elétrica. E consequentemente no outro plano, somente uma das extremidades em contato com as tiras estará raspada, não permitindo assim a passagem de corrente elétrica. E consequentemente não gerando campo magnético em torno da bobina. • Para fazer os suportes da bobina utiliza-se tiras de lata , dando-lhes o formato indicado na figura a seguir e prendendo-as a uma base de madeira; • Coloque a bobina sobre o suporte, verificando se ela pode girar livremente. Se isso não ocorrer, alinhe as extremidades da bobina de modo que elas fiquem bem retas e opostas e veja se as depressões nos suportes estão em linha reta, no mesmo nível e do mesmo tamanho; • Ligue com fios de cobre cada uma das lâminas do suporte a uma extremidade da(s) pilha(s), prestando atenção para não deixar a faixa esmaltada das extremidades da bobina em contato com o suporte. • Posiciona-se um imã sobre um suporte qualquer de forma que fique aproximadamente na mesma altura da bobina. Se o contato com a pilha
- 16. for estabelecido e a bobina não girar, talvez seja preciso, no início, girar a bobina manualmente (dar um empurrãozinho). Comentários • Dada a simplicidade do motor, para funcionar, ele é dependente das dimensões e materiais usados. Portanto, algumas tentativas talvez sejam necessárias até que o motor funcione adequadamente. • Outra característica deste motor é que há determinadas combinações de formas diferentes de se ligar os polos da bateria às tiras e mesmo da posição da espira sobre as tiras. Mas algumas poucas tentativas devem levar a uma das combinações corretas. Esquema Geral de Montagem: Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru Associações de Resistores Objetivo Este experimento se presta a dois tipos de abordagem: Para os alunos que nunca viram como funciona uma associação de resistores, o objetivo é tão somente ilustrar o papel dos resistores num circuito elétrico e também a forma como estes resistores podem ser arranjados dentro do circuito. Pois estes se comportam de maneira diferente quando se muda o tipo de arranjo. Os dois tipos de arranjo possíveis, com dois resistores, serão ilustrados e comparados neste experimento: são o arranjo ou associação de resistores em paralelo e em série. Já para aqueles alunos, que já estudaram ou estão estudando eletricidade, nosso interesse é reverter uma concepção bastante comum, porém incorreta que os alunos tem. É comum entre os alunos a idéia de que uma bateria de tensão constante, como uma pilha comum, libera para qualquer tipo de circuito a mesma corrente. Ou seja, grande parte dos alunos acham que uma bateria libera uma corrente constante, o que não é verdade. Na realidade uma bateria libera para o circuito uma corrente apropriada, que depende da necessidade de cada circuito. Contexto
- 17. Os resistores de um circuito podem ser combinados em paralelo ou em série. Quando a combinação é feita em paralelo temos que a tensão (ou diferença de potencial elétrico) entre os terminais das resistências será a mesma, mas a corrente elétrica que percorre o circuito é dividida entre as resistências, de forma que a corrente elétrica total é a soma das correntes que passam pelos resistores. Já na associação em série, temos que a corrente entre os terminais das resistências será a mesma, mas a tensão sobre o circuito é dividida entre as resistências, de forma que a tensão total é a soma das tensões em cada resistor. Porém não se engane: a corrente elétrica fornecida pela bateria é diferente nos dois casos. Idéia do Experimento Para aqueles que não tem noções de eletricidade, após a realização do experimento, fica claro que a intensidade luminosa é diferente nos dois tipos de associação. As lâmpadas brilham mais na associação em paralelo do que na associação em série. Para aqueles alunos que já estudaram um pouco de eletricidade, é possivel explicar esse fenômeno com uma explicação matemática. Sabemos que o potencial elétrico entre dois pontos de um circuito é igual ao produto do valor da resistência elétrica pela corrente elétrica daquele trecho (V=R.i). Sabemos também que o potencial gerado por uma bateria, neste caso uma pilha comum, é constante. Quando associamos os resistores em série, temos que a corrente que passa pelos pontos onde estão os resistores, será a mesma em todo o circuito (veja a figura a). A corrente que passa pelos resistores (trecho CD) é calculada tomando- se a tensão entre os pontos C e D e dividindo-se pela resistência total entre os mesmos pontos. A tensão no trecho CD é igual à tensão V entre os polos da bateria (AB). Já a resistência em CD vale R+R=2R. Assim, a corrente no trecho CD vale i=V/2R. Já quando associamos os resistores em paralelo, temos que a corrente que sai da bateria ao chegar no nó da associação, se divide em duas: i1 e i2. E como neste caso o valor da resistência é igual para cada resistor (são usadas duas lâmpadas iguais), a intensidade da corrente em cada ramo do circuito será a mesma (veja figura b). A corrente que passa pelo resistor do trecho CD é calculada da mesma forma que na associação em série. A tensão no trecho CD é igual a tensão V entre os polos da bateria (AB). Já a resistência em CD vale R. Assim, a corrente no trecho CD vale i1=V/R. Analogamente, a corrente que passa pelo resistor do trecho EF é calculada da mesma forma que na associação em série. A tensão no trecho EF é igual à tensão do trecho CD, que é igual à tensão V entre os
- 18. polos da bateria (AB). Já a resistência em EF vale R. Assim, a corrente no trecho EF vale i2=V/R. Com esta análise matemática podemos concluir que a corrente que atravessa cada resistor, quando associados em série é igual a V/2R e quando associados em paralelo é igual a V/R. Ou seja, a intensidade da corrente elétrica em cada lâmpada da associação em série é a metade da intensidade da corrente elétrica em cada lâmpada da associação em paralelo. Daí resulta que cada lâmpada individualmente brilha mais na associação em paralelo do que na associação em série, visto que o valor da intensidade da corrente elétrica que atravessa cada uma delas na associação em paralelo é maior. Podemos finalizar observando que a corrente elétrica total fornecida pela bateria é diferente nas duas associações. Para provar tal fato basta comparar a intensidade da corrente total do circuito nos dois casos: na associação de resistores em paralelo, temos duas corrente de valor V/R, totalizando uma corrente que tem que ser gerada pela bateria de 2V/R. E na associação de resistores em série temos uma corrente total fornecida pela bateria de intensidade V/2R. Comparando a intensidade destas corrente vemos que a intensidade da corrente elétrica na associação em paralelo é quatro vezes a intensidade da corrente elétrica na associação em série. (iparalelo = 4.isérie). Tabela do Material Item Observações Se não houver lâmpadas pequenas, poderão ser utilizadas outras Duas lâmpadas lâmpadas, mas a voltagem da bateria deve ser condizente com a de lanterna voltagem das lâmpadas, ou seja, não pode ser muito inferior pois (1.2V ou 1.5 V) corre-se o risco de não acender as lâmpadas e nem muito superior para não queimá-las. Duas pilhas de 1.5 V Fios para conexão Montagem em Série e em Paralelo • Una duas pihas de 1.5 V. Se você não possui um suporte apropriado, prenda as pilhas sobre uma mesa com fita adesiva, de tal modo que o polo negativo de uma esteja em contato com o positivo da outra. Prenda
- 19. também com fita adesiva os fios nos polos positivo e negativo das pilhas • Ligue com fios todos os polos da associação de pilhas e lâmpadas de acordo com os esquemas das figuras a) e b). Esquema Geral de Montagem: Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru