Lab Fisica Ii 2s R2 Potenciometros

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Universidade S˜ao Judas Tadeu Faculdade de Tecnologia e Ciˆencias Exatas Cursos de Engenharia El´etrica e Computa¸c˜ao Laborat´ orio de F´ısica II: Estudo de Potenciˆ ometros Autor: Prof. Luiz de Oliveira Xavier b c a Aluno R.A. -2008- Turma Experiˆ encia: Estudo de Potenciˆ ometros 1. Introdu¸c˜ ao Na aula anterior determinamos o valor da resistˆencia el´etrica de um resistor utilizando o c´odigo de cores. Hoje, estudaremos o potenciˆometro, que nada mais ´e do que um resistor com um cursor central m´ovel. Devido `a essa caracter´ıstica, o potenciˆometro ´e um tripolo, ou seja, tem trˆes terminais acess´ıveis. Vocˆe estudar´a nesta experiˆencia dois tipos de potenciˆometro: o linear e o logar´ıtmico. Al´em disso, vocˆe utilizar´a o mult´ımetro para medir as resistˆencias. 2. Objetivos Espera-se que ao terminar este exerc´ıcio vocˆe seja capaz de: • Identificar potenciˆometros; • Dado um mult´ımetro e potenciˆometros, coletar dados organizar tabelas da resistˆencia em fun¸c˜ao do deslocamento angular do eixo dos potenciˆometros; • Fazer o gr´afico correspondente `as tabelas mencionadas, usando papel milimetrado ou monolog, conforme o potenciˆometro seja linear ou logar´ıtmico. 3. Material Utilizado • Potenciˆometro linear; • Potenciˆometro logar´ıtmico; • Mult´ımetro. 1 Estudo de Potenciˆometros 4. Procedimento Experimental 1. Identifique os potenciˆometros. Eles est˜ao montados numa base de madeira e tem a forma um pequeno disco met´alico, com um eixo. Lembra muito uma roda com um eixo. Os dois potenciˆometros s˜ao semelhantes, exteriormente. A diferen¸ca est´a na sua constitui¸c˜ao interna. As Figuras (1) e (2), mostram o esquema interno de um potenciˆometro e o seu s´ımbolo el´etrico, respectivamente. Figura 1: Esquema interno de um potenciˆometro. b c a Figura 2: S´ımbolo el´etrico do potenciˆometro. Comece por observar que o potenciˆometro tem trˆes terminais acess´ıveis que, no esquema, est˜ao nomeados por a, b e c. Os pontos a e c est˜ao colocados em contato, internamente por um fio enrolado em torno de um n´ ucleo isolante se o potenciˆometro for de fio ou, por uma camada de carv˜ao, se o potenciˆometro for de carv˜ao. Ent˜ao, entre os pontos a e c h´a uma resistˆencia el´etrica. Essa resistˆencia est´a marcada no fundo ou ao lado da caixa que fecha o potenciˆometro. 2. Procure descobrir o valor da resistˆencia daquele que tem escrito LINEAR na caixa; 3. Anote aqui o valor: R= Ω 4. Pegue o mult´ımetro e me¸ca a resistˆencia entre os pontos a e c (extremos); 2 Estudo de Potenciˆometros 5. Anote aqui esse valor: R= Ω Confere com o valor lido no item 3? Se vocˆe colocar esse potenciˆometro num circuito, ligado pelos dois extremos a e c, ele funcionar´a como um resistor, de resistˆencia fixa, igual ao valor que vocˆe mediu. Ser´a um resistor como qualquer outro. E o terminal central, para que serve? Calma, que l´a chegaremos. O terminal central est´a ligado ao eixo do potenciˆometro e este, por sua vez tem um cursor que estabelece contato com o fio ou a camada de carv˜ao j´a descritos anteriormente. ´ a seta Volte a examinar o esquema do potenciˆometro e identifique esse cursor. E indicada por b. Girando o eixo do potenciˆometro, o cursor se deslocar´a sobre o fio ou sobre a camada de carv˜ao, desde seu come¸co at´e seu fim. 6. Gire o eixo e perceba como o cursor desliza suavemente sobre o fio ou sobre a camada de carv˜ao. Se o potenciˆometro estiver ligado a um circuito pelos pontos a e c e o ponto b n˜ao estiver ligado a lugar nenhum, nada acontecer´a se vocˆe girar o eixo. Mas, se o terminal b estiver ligado a outro ponto do circuito, algo dever´a acontecer. Logo mais diremos o que acontece. 7. Gire o eixo no sentido anti-hor´ario, at´e travar; 8. Pegue o mult´ımetro e me¸ca a resistˆencia entre os pontos a e b; 9. Anote esse valor: R= Ω 10. Com os terminais do medidor ligados aos pontos a e b, gire o eixo no sentido hor´ario at´e encostar no outro lado. O que vocˆe observou? Anote sua observa¸c˜ao 11. Gire novamente o eixo no sentido anti-hor´ario, at´e travar o movimento; 12. Passe os terminais do medidor para os pontos b e c; 13. Repita os itens 8, 9 e 10, retire o medidor dos pontos b e c. Anote o que foi observado. 3 Estudo de Potenciˆometros Vocˆe deve ter observado que usando o terminal central e um dos dois extremos, o potenciˆometro funciona como resistˆencia vari´avel, desde zero at´e o seu valor nominal (marcado na caixa). Se isso foi observado, ent˜ao vocˆe poder´a us´a-lo como resistor, como qualquer valor compreendido desde zero at´e o valor nominal dele. Basta por o ohm´ımetro entre o extremo e o terminal central, girar o eixo at´e obter o valor desejado e arranjar um jeito de fixar o eixo para que ele n˜ao gire mais. Certo? 14. Examine o disco com divis˜oes que est´a adaptado ao p´e do eixo do potenciˆometro. Verifique quantas divis˜oes tem; 15. Gire o eixo do potenciˆometro no sentido anti-hor´ario at´e encostar; O bot˜ao do potenciˆometro tem uma marca que deve estar em frente ao primeiro tra¸co da escala. Se vocˆe girar o eixo, no sentido hor´ario at´e encostar no outro lado, a marca indicar´a o u ´ ltimo tra¸co da escala. Agora vocˆe vai calibrar essa escala, usando o ohm´ımetro. Ao mesmo tempo vocˆe vai coletar dados para fazer um gr´afico da resistˆencia em fun¸c˜ao do ˆangulo girado pelo eixo. 16. Ponha as pontas de prova do medidor nos pontos a e b; 17. Anote o valor da resistˆencia com a marca de referˆencia indicando o primeiro tra¸co da escala. Anote esse valor na Tabela I; Tabela 1: Dados obtidos experimentalmente para o potenciˆometro linear Marca de Referˆencia Resistˆencia (Ω) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 18. Gire o eixo do potenciˆometro at´e a marca de referˆencia do eixo ficar em frente ao segundo tra¸co da escala; 19. Anote esse valor na segunda linha da Tabela I; 20. Proceda assim at´e o u ´ ltimo tra¸co da escala; 21. Pegue o outro potenciˆometro e repita o mesmo procedimento dos ´ıtens 16, 17, 18, 19 e 20, por´em anotando os valores obtidos na Tabela II. ˜ IMPORTANTE: Nas escalas x1 e x10 vocˆe n˜ao conseguir´a obter OBSERVAC ¸ AO leituras. Somente a partir de x1k. 4 Estudo de Potenciˆometros Tabela 2: Dados obtidos experimentalmente para o potenciˆometro logar´ıtmico. Marca de Referˆencia Resistˆencia (Ω) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5. Gr´ aficos 1. Para cada Tabela, fa¸ca um gr´afico. N˜ao esque¸ca das unidades e legendas; 2. Para o potenciˆometro linear, use o papel milimetrado que est´a junto com essa apostila. O gr´afico dever´a mostrar que a sua resistˆencia ´e diretamente proporcional ao ˆangulo de giro do seu eixo; 3. Para o gr´afico do potenciˆometro logar´ıtmico, dever´a ser utilizado o papel monologar´ıtmico. Este papel tem, em uma das suas dimens˜oes, uma escala linear e, na outra, uma escala logar´ıtmica. Essa escala ´e proporcional aos logar´ıtmicos dos n´ umeros. O papel monolog tamb´em est´a anexado com essa apostila. Mas, por que usar o papel monolog? O seu professor ir´a explicar! 6. Coment´ arios e Conclus˜ oes 5 Estudo de Potenciˆometros 6 Estudo de Potenciˆometros 7