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SUMÁRIO
1 OBJETIVOS ........................................................................................ 3 2 INTRODUÇÃO TEÓRICA ................................................................... 4 3 DADOS EXPERIMENTAIS ................................................................. 7 4 ANÁLISE DOS DADOS ...................................................................... 9 5 CONCLUSÕES ................................................................................. 12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................... 13
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1 OBJETIVOS
Montagem de um circuito de corrente contínua. Manuseio de multímetros digital e levantamento da curva tensão x corrente para um resistor.
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2 INTRODUÇÃO TEÓRICA
As atividades que envolvem eletricidade exigem constantes realizações de medições de grandezas elétricas, para isso, a utilização de aparelhos adequados é essencial. Utilizou-se neste experimento multímetros para medir a corrente elétrica do circuito e a tensão do mesmo, a fim de conhecer os princípios básicos da eletricidade, e aplicar corretamente a teoria das Leis de Kirchoff e a Lei de Ohm. Eletrodinâmica estuda o movimento das cargas. Esse movimento de cargas de uma região para outra é denominado corrente elétrica. Quando o movimento das cargas ocorre em um caminho fechando, chamamos esse caminho de circuito elétrico. De uma maneira geral, um circuito elétrico é composto de um conjunto de caminhos que permitem a passagem de corrente elétrica, no qual aparecem vários dispositivos elétricos ligados a um gerador. Estes dispositivos podem ser os mais diversos: resistores, capacitores, diodos, receptores e etc. Pelo circuito, percorre uma corrente elétrica. A corrente elétrica pode ser definida como um fluxo ordenado de elétrons (ou portadores de carga). Sabe-se que microscopicamente os elétrons se comportam de maneira caótica em um material ôhmico. Para organizar o fluxo de elétrons há a necessidade de uma fonte de tensão (ou diferença de potencial). Analogamente a mecânica, a tensão força os elétrons a se ordenarem no sentido de diminuição da energia (estabilidade). Por definição, o sentido da corrente elétrica é contrário ao sentido de movimento dos elétrons. Matematicamente a intensidade de corrente elétrica é definida por:
Convencionou-se a representar a intensidade de corrente elétrica pela letra i. A
i no SI é o Ampére ( A). Para representar a tensão elétrica utiliza-se a letra U. A tensão elétrica é medida em Volts (V). unidade de
Tensão (U) e intensidade de corrente elétrica (i) se relacionam pela equação:
onde: R Resistência Elétrica
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A maioria dos circuitos elétricos usa dispositivos elétricos chamados de resistores. Existem diversos tipos de resistores, os mais comuns são os resistores de carvão (utilizados no experimento) que se identificam por um código de cores que é conhecido comercialmente. A resistência é medida em ohms ( Ω). Os resistores podem ser associados de diferentes formas:
Série: Na associação de resistores em série, dois ou mais resistores são ligados, de modo que só tenham em comum um único ponto par. Neste tipo de ligação, a corrente percorrida por todos os resistores da associação é a mesma. Neste tipo de associação, a resistência equivalente é sempre maior que qualquer das resistências individuais. Matematicamente, obtém-se a resistência equivalente através da equação:
Esquematicamente, uma associação em série representa-se por:
Paralelo: Na associação de resistores em paralelo, dois ou mais resistores são ligados de modo que todos estejam ligados ao mesmo nó. Neste tipo de associação, a corrente elétrica que percorre os resistores é diferente (1ª Lei de Kirschoff). Matematicamente, obtém-se a resistência equivalente através da equação:
Representa-se uma associação de resistores em paralelo de acordo com o esquema:
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Tensão e intensidade de corrente elétrica podem ser mensuradas. A tensão é medida com o voltímetro e intensidade de corrente elétrica é medida com o amperímetro. Cada um dos aparelhos tem sua peculiaridade e posição para serem montados no circuito. O amperímetro deve ser ligado em série. Por esse motivo, um amperímetro ideal deve ter resistência interna nula. O voltímetro deve ser ligado em paralelo. Aliado a esse motivo, concluiu-se que um voltímetro ideal deve apresentar resistência interna infinita.
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3 DADOS EXPERIMENTAIS
Montou-se um circuito elétrico como representado na figura 1, e colocou-se um voltímetro em paralelo e um amperímetro em série com a lâmpada. Com o auxílio de uma fonte regulável, variou-se a tensão aplicada ao circuito desde o valor zero, até próximo do máximo suportado pela lâmpada (neste caso 12V).
Figura 1 – Esquema de montagem do circuito elétrico.
Os valores de tensão e corrente registrados nos instrumentos estão listados na tabela 1.
Voltagem [V]
Corrente [A]
1,1 2,3 3,3 4,4 5,1 6,4 8,1 9,8 10,5 12,0
0,48 0,70 0,85 0,99 1,06 1,20 1,39 1,54 1,60 1,71
Tabela 1 – Dados de voltagem e corrente. Os valores de incerteza na medição da tensão e da corrente são:
Incerteza de voltagem = 0,1 V.
Incerteza de corrente = 0,01 A.
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Na escolha do fundo de escala para os instrumentos, levou-se em consideração o valor máximo de tensão que se aplicaria ao circuito elétrico.
Fundo de escala para medição de tensão =
Fundo de escala para medição de corrente =
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4 ANÁLISE DOS DADOS
A Lei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador Georg Simon Ohm, indica que a diferença de potencial (U) entre dois pontos de um condutor é proporcional à corrente elétrica (I). Quando essa lei é verdadeira num determinado resistor, este denomina-se resistor ôhmico ou linear. A resistência de um dispositivo condutor é dada pela equação 2:
onde: U é a diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou ddp) medida em Volts R é a resistência elétrica do circuito medida em Ohms I é a intensidade da corrente elétrica medida em Ampères
Com os dados obtidos, montou-se um gráfico de tensão x corrente para demostrarmos a linearidade de um resistor ôhmico.
Tensão x Corrente
2 1.8 1.6 1.4
] A [ 1.2 e t n 1 e r r o0.8 C 0.6 0.4 0.2 0 0
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Voltagem [V] Gráfico 1 – Representação gráfica dos dados obtidos de tensão x corrente.
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Utilizando da lei de ohm, determinou-se a resistência em cada ponto de medição através a equação 2.
Sendo: U = 1,1 ± 0,1 v i = 0,48 ± 0,01 A Temos que:
[() ()] [() ()] Deste mesmo modo calculou-se o restante das resistências, que estão na tabela 2.
Voltagem [V]
Corrente [A]
Resistência [Ω]
1,1 2,3 3,3 4,4 5,1 6,4 8,1 9,8 10,5 12,0
0,48 0,70 0,85 0,99 1,06 1,20 1,39 1,54 1,60 1,71
2,292 ± 0,161 Ω 3,286 ± 0,096 Ω 3,882 ± 0,072 Ω 4,444 ± 0,056 Ω 4,811 ± 0,049 Ω 5,333 ± 0,039 Ω 5,827 ± 0,03 Ω 6,364 ± 0,024 Ω 6,563 ± 0,021 Ω 7,018 ± 0,017 Ω
Tabela 2 – Resistência calculada para cada ponto.
Com os dados das resistências calculadas, montou-se outro gráfico de resistência x corrente.
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Resistência x Corrente 1.80
1.60
1.40
1.20 ] A [ 1.00 e t n e r r 0.80 o C
0.60
0.40
0.20
0.00 0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
Resistência [Ω]
Gráfico 2 - Representação gráfica dos dados calculados de resistência x corrente.
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5 CONCLUSÕES
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Halliday
D;
Resnick
R;
Merril
J.
Fundamentos
de
Física
vol.
Eletromagnetismo , 6ª Edição, LTC, RJ, 1995. Paul Tipler, Física Vol.3 - Eletricidade - 3ª ed., Editora Guanabara Koogan S.A., Rio de Janeiro (1994).
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