LEIS DE KIRCHHOFF - udesc
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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 02 “LEIS DE KIRCHHOFF” COMPONENTES DA EQUIPE: ALUNOS NOTA 1 ___________________________________________ 2 ___________________________________________ 3 ___________________________________________ Data: ____/____/____ ___:___ h 1. OBJETIVOS: Verificação experimental da Lei de Kirchhoff das Tensões e a Lei de Kirchhoff das Correntes, aplicadas a circuitos elétricos simples. 2. PARTE TEÓRICA 2.1 Elementos de um Circuito Elétrico As Leis de Kirchhoff envolvem conceitos básicos para a análise e resolução de circuitos elétricos. Basicamente, um circuito elétrico é formado pela interligação de componentes elétricos ou elementos de circuitos. Assim, definir-se-á que os circuitos, aqui estudados, serão formados pela conexão de resistores e fontes de tensão e/ou corrente. Portanto, é necessário conhecer algumas definições a respeito das partes que compõem um circuito elétrico, e que estão indicadas na Figura 1: • NÓ: ponto onde dois ou mais elementos de circuitos têm uma conexão comum; • RAMO: é um caminho único, contendo um elemento de circuito e que conecta um nó a outro nó qualquer; Leis de Kirchhoff • LAÇO: caminho fechado por onde possa fluir corrente; • MALHA: é um laço que não contêm internamente outro laço. 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 Nó R1 Laço Malha V R3 R2 Ramo Figura 1 – Estrutura de um circuito elétrico 2.2 Lei de Kirchhoff das Tensões – Lei das Malhas A Figura 2 mostra um circuito de uma malha, onde estão identificadas todas as tensões e corrente, com suas respectivas polaridades. R1 + V1 + V V2 I R2 - Figura 2 – Polaridades Tomando-se em consideração as polaridades das quedas de tensão em cada elemento de uma malha, e considerando-se que tensão ou diferença de potencial está relacionada à energia (J/C), e que energia é conservativa, então, a Lei de Kirchhoff das Tensões pode ser enunciada como segue: “A soma algébrica das tensões em uma malha é igual a zero” Leis de Kirchhoff 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 Para o circuito da Figura 2, pode-se, então, escrever a Lei de Kirchhoff das Tensões como: V1 + V2 − V = 0 (1) 2.3 Lei de Kirchhoff das Correntes Para a determinação da Lei de Kirchhoff das Correntes, considera-se o circuito da Figura 3, o qual é constituído de um par de nó, onde estão ligados os elementos ativos e passivos. Observa-se, ainda, que todas as polaridades de tensão e correntes encontramse referenciadas. I + V Nó 1 V I1 R1 I2 R2 I3 R3 Nó 2 _ Figura 3 – Circuito com um par de nó Portanto, considerando-se a referência de corrente em cada elemento conectado a um mesmo par de nó, e considerando-se que, quando o circuito está ativo, um nó não pode armazenar cargas elétricas, então, a Lei de Kirchhoff das Correntes pode ser enunciada como segue: “A soma algébrica das correntes em um nó é igual a zero” Para o circuito da Figura 3, pode-se, então, escrever a Lei de Kirchhoff das Correntes como: I1 + I 2 + I 3 − I = 0 Leis de Kirchhoff 3 (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 3. MATERIAL UTILIZADO Fonte de tensão variável (DC Power Suply). Resistores: (R1) 330Ω, (R2) 680Ω, (R3) 5,6kΩ e (R4) 47kΩ. (1/2W) Multímetro (Voltímetro, Amperímetro e Ohmímetro) Protoboard 4. PRÉ-RELATÓRIO Ler o item 5 (Parte Experimental) e resolver teoricamente os circuitos propostos com os valores nominais para os resistores, preenchendo as tabelas nas linhas que se referem aos valores teóricos . 5. PARTE EXPERIMENTAL: 5.1 Medição dos Componentes Identifique e meça os resistores, preenchendo a Tabela 1. Resistência Nominal [Ω] R1 R2 R3 R4 Resistência Medida [Ω] Tolerância [%] Erro [%] Tabela 1 – Leitura das resistências. 5.2 Lei de Kirchhoff das Tensões (LKT) Monte o circuito da Figura 4 , realize as medições das grandezas indicadas e preencha a tabela 2. Leis de Kirchhoff 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 R1 + V1 + 15V R3 V2 I + V3 R4 Figura 4 - Circuito para LKT I V1 V2 V3 Valor Teórico Valor Medido Erro [%] Tabela 2 – Dados do circuito de uma malha 5.3 Lei de Kirchhoff das Correntes (LKC) Monte o circuito da Figura 5, realize as medições das grandezas indicadas e preencha a tabela 3. I 6V I1 + V R3 R2 I2 R4 I3 I4 R1 Figura 5 - Circuito para LKC Leis de Kirchhoff 5 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 I I1 I2 I3 I4 Valor Teórico (mA) Valor Medido (mA) Erro [%] Tabela 3 – Dados do circuito com um par de nó 6. QUESTIONÁRIO 6.1 Os experimentos se mostraram válidos? Explique por quê? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 6.2 Comente os resultados, erros encontrados e possíveis fontes de erros. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Leis de Kirchhoff 6 Laboratório de Circuitos Elétricos I
