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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA – DEE LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS I Roteiro-Relatório da Experiência No 03 “PONTE DE WHEATSTONE” COMPONENTES DA EQUIPE: ALUNOS NOTA 1 ___________________________________________ 2 ___________________________________________ 3 ___________________________________________ Data: ____/____/____ ___:___ h 1. OBJETIVOS: Verificação experimental de ciruito em ponte de Wheatstone e variação de resistência utilizando potenciômetro para a determinação de uma resistência elétrica desconhecida. 2. PARTE TEÓRICA 2.1 Elementos de um Circuito em Ponte de Wheatstone Figura 1 – Estrutura de uma Ponte de Wheatstone. Circuito em Ponte de Wheatstone 1 Laboratório de Circuitos Elétricos I UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA – DEE LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS I 2.2 Ponte de Wheatstone – Funcionamento A ponte de Wheatstone é um circuito que se destina à medição de resistências elétricas. Este circuito é constituído de uma fonte de alimentação, um multímetro e quatro resistores onde três resistências são conhecidas e a outra resistência se deseja determinar. A determinação da resistência Rx é feita a partir da situação de equilíbrio da ponte. A ponte está equilibrada ou balanceada quando as resistências P1, R2, R3 e Rx estão ajustadas de tal modo que não passa corrente pelo amperímetro (G). Quando a ponte de Wheatstone está equilibrada, os produtos das resistências dos ramos opostos do losango são iguais, ou seja: P1.Rx = R2.R3. Quando o equilíbrio for obtido a razão Rx/P1 será igual à razão R2/R3. Reorganizando, temos: Rx = R2 x R3 P1 (I) Em outras palavras, conhecendo-se P1, R2 e R3 é fácil calcular Rx. Nos instrumentos baseados na ponte de Wheatstone, R2 e R3 são fixos e P1 é ajustado até a obtenção do equilíbrio da ponte. Então, P1 é sacado do circuito e medido, possibilitando resolver a equação . Atualmente, a ponte de Wheatstone não é mais corriqueiramente usada para a medida de resistência, mas em circuitos sensores. A partir da ponte de Wheatstone, podemos tirar várias conclusões: Que qualquer cálculo feito no circuito, quando não há corrente no ramo BC, é independente das correntes que passam por ele. Isso quer dizer que, teoricamente, pode-se fazer uma ponte com quaisquer resistores e qualquer valor de tensão da fonte; Que, se conhecermos o valor de três resistores do circuito, poderemos calcular diretamente, através da fórmula, o valor do quarto resistor; Que, se substituímos o resistor do ramo BC por um amperímetro ou miliamperímetro, podemos verificar se há ou não corrente nesse ramo. Se um dos resistores da ponte for substituído por um resistor variável, podemos ajustar o valor do mesmo, até que a corrente no ramo central da ponte seja igual a zero. Dessa forma, um Circuito em Ponte de Wheatstone 2 Laboratório de Circuitos Elétricos I UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA – DEE LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS I outro ramo da ponte pode ser reservado para a colocação de resistores de valor desconhecido e, pelo ajuste do resistor variável, juntamente com a observação do amperímetro, terão sua resistência determinada. 3. MATERIAL UTILIZADO Fonte de tensão variável (DC Power Suply). Resistores: (R2) 6.8 kΩ, 2.2 kΩ, (R3) 560 Ω, 4.7 kΩ e (Rx) 10 kΩ, 12 kΩ. Potenciômetro: (P1): 1 kΩ. Multímetro (Voltímetro, Amperímetro e Ohmímetro). Protoboard. 4. PRÉ-RELATÓRIO Ler o item 5 (Parte Experimental) e resolver teoricamente os dois circuitos propostos com os valores nominais para os resistores, preenchendo as tabelas nas linhas que se referem aos valores teóricos. 5. PARTE EXPERIMENTAL: Serão montados dois circuitos em ponte distintos para análise da resistência desconhecida Rx. O primeiro circuito em ponte é composto pelos resistores P1 = 1 kΩ, R2 = 6.8 kΩ, R3 = 560 Ω e Rx = 10 kΩ. O segundo circuito em ponte é constituído pelos resitores P1 = 1 kΩ, R2 = 2.2 kΩ, R3 = 4.7 kΩ e Rx = 12 kΩ. 5.1 Medição dos Componentes Identifique e meça os resistores, preenchendo a Tabela 1. Circuito em Ponte de Wheatstone 3 Laboratório de Circuitos Elétricos I UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA – DEE LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS I Circuito 1 P1 Resistência Nominal [Ω] R2 R3 Circuito 2 Rx R2 R3 Rx Resistência Medida [Ω] Tolerância [%] Erro [%] Tabela 1 – Leitura das resistências. Os valores das resistências elétricas R2 e R3 e a tensão de saída na fonte foram fornecidos. Monte o circuito da Figura 1. Ajuste o potenciômetro até obter corrente nula no ramo BC. Saque P1 do circuito e com auxílio do ohmímetro meça sua resistência. Preencha a Tabela 2, calculando o valor de Rx através da equação (I). Circuito 1 I Valor Teórico P1 Circuito 2 Rx I 0 P1 Rx o Valor Medido/Calculado Erro [%] --Tabela 2 – Dados dos circuitos em ponte de Wheatstone. 6. QUESTIONÁRIO 6.1 Os experimentos se mostraram válidos? Explique por quê? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Circuito em Ponte de Wheatstone 4 Laboratório de Circuitos Elétricos I UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA – DEE LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS I ____________________________________________________________________________ 6.2 Comente os resultados, erros encontrados e possíveis fontes de erros. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Circuito em Ponte de Wheatstone 5 Laboratório de Circuitos Elétricos I
