força eletromotriz
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Instituto de Física
Universidade de Brasília
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Experimento 3 – Força Eletromotriz
O objetivo deste experimento é determinar a variação da tensão fornecida por
diferentes fontes de tensão contínua em função da carga (resistência) no circuito. A resistência
interna das fontes será determinada e sua influência na tensão analisada.
Fontes de força eletromotriz (f.e.m.) são caracterizadas pela curva de regulação, que
relaciona a variação da tensão fornecida em função da corrente no circuito. A regulação é
dada pela expressão:
onde é a tensão da fonte sem nenhuma carga resistiva (em aberto) e a tensão
fornecida no ponto onde se deseja calcular a regulação.
MATERIAIS
2 multímetros;
1 pilha 1,2 V, 100mA;
1 fonte estabilizada 0 – 30 V;
1 fonte de alimentação comercial;
1 reostato até 100 Ω;
Fios.
1 – PILHA
As pilhas fornecem força
eletromotriz (fem) através de reações
químicas que ocorrem em seu interior.
Pilhas têm resistência interna, não
correspondendo, portanto, a uma fonte
ideal de fem. A curva de regulação de
fontes de eletromotrizes relaciona a tensão
fornecida pela fonte com a corrente no
circuito. À medida que a corrente
aumenta, a tensão fornecida diminui.
ATENÇÃO!!
Caso a pilha seja conectada em
curto circuito, ela descarrega. Utilize
sempre uma resistência diferente de zero
no circuito.
Monte o circuito da Figura 1
usando como fonte de alimentação a pilha.
Verifique se a pilha está carregada
utilizando o voltímetro e anote a
tensão ;
Posicione o reostato em 10Ω;
Meça a corrente no circuito e a tensão
na pilha;
Repita o procedimento anterior
variando a resistência no reostato aos
poucos, até de atingir a resistência
máxima do reostato (100);
Apresente os valores obtidos de V e i
em um gráfico;
A partir deste gráfico, estime a
resistência interna da pilha;
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Faça um gráfico da curva de
regulação da pilha.
Figura 1 – Montagem do circuito para medir a curva de regulação da pilha, onde está representada a resistência interna da fem. O reostato é um resistor de resistência variável.
2 – FONTE DE TENSÃO
ESTABILIZADA
Como o próprio nome já diz, a
fonte de tensão estabilizada fornece o
mesmo valor de tensão, independente da
corrente, até um valor limite. Para tanto, é
necessário inicialmente limitar a corrente
na fonte.
Limitando a corrente na fonte
estabilizada:
Gire os botões de tensão e corrente
até o valor mínimo;
Conecte as saídas da fonte em
curto-circuito;
Gire os botões de tensão até o
máximo;
Lentamente, aumente a corrente
até o valor desejado;
Gire os botões de tensão até o zero e
pronto. A fonte está limitada e pode
ser usada normalmente.
NÃO toque nos botões de corrente,
pois a limitação será perdida.
Monte o circuito da Figura 1
usando como fonte de alimentação a fonte
estabilizada.
Limite a corrente na fonte em
500 mA;
Meça a tensão na fonte e a corrente
no circuito;
Varie a resistência do reostato e anote
os novos valores de V e i. Repita esse
procedimento, obtendo vários pontos
antes de atingir a resistência máxima
do reostato;
Represente a dependência da tensão
aplicada em função da corrente;
Compare com os resultados obtidos
para a pilha.
3 – FONTE DE ALIMENTAÇÃO
Os aparelhos que utilizamos em
nosso dia a dia funcionam com corrente
contínua, enquanto que a tensão da rede é
alternada. Para utilizá-la, então,
recorremos a fontes de alimentação
comerciais. Essas fontes também têm uma
curva de regulação característica.
Monte o circuito da Figura 1,
usando como fonte de alimentação a fonte
de alimentação comercial.
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Calcule o valor mínimo de resistência
que deve ser colocada do reostato
segundo as especificações limites da
fonte. Posicione o reostato nesse
valor;
Meça a tensão da fonte e a corrente
no circuito;
Varie a resistência do reostato e anote
a tensão e a corrente;
Repita esse procedimento até atingir a
resistência máxima do reostato;
Represente a dependência da tensão
aplicada em função da corrente;
Faça um gráfico da curva de
regulação da fonte;
Determine sua resistência interna.