Relatório II - Lab. física III

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1 – Título: Instrumentos de medidas – Bipolos elétricos: resistor e lâmpada.
2 – Objetivos: Entender a leitura do código de cores em resistores e obter o comportamento da Curva Característica (CCAR) do resistor e da lâmpada.
3 – Materiais utilizados: 
- Fonte de tensão variável (Kepco Programmable Power Supply modelo nº DPS 40 – 2M)
- 02 multímetros (Dawer modelo DM – 2020, Minipa ET – 2076 e Minipa ET – 2020A*)
- Resistores
- 01 lâmpada de 12 V
-Cabos
* Utilizado devido a problemas técnicos do multímetro de marca Dawer, que parou de funcionar durante o experimento, quando mediamos os valores de tensão para a lâmpada de -0,1 a -8 V.
4 – Procedimento experimental:
Seguindo o código de cores dos resistores, calculamos os valores de 06 diferentes resistores (valor nominal), fornecidos pela professora. Em seguida, com o auxílio do multímetro na função ohmímetro e configurado na escala 20 kΩ, medimos os valores reais dos resistores. Então comparamos ambos os valores (real e nominal), calculando o desvio, dado por:
Os dados estão anotados na tabela 01.
Escolhemos então dois valores de resistores (resistores nº 02 e nº 05). Sabendo que a potência do resistor em estudo era de 1/8 W, e sabendo seu valor real , determinamos a tensão em cada resistor, através da equação 
Determinamos então os valores de tensão máxima, que por segurança devem ser um pouco menores que os valores encontrados através da equação . Os valores obtidos encontram-se na tabela 02.
Em seguida, montamos o circuito representado na figura 01, utilizando um dos resistores escolhidos anteriormente (resistor nº 02). 
Figura 01 – Esquema de montagem para o resistor. Fonte: http://www.fisica.ufsc.br/~lab2/pdfs/exp02.pdf
Variamos a tensão da fonte em diferentes valores (de 8 V até -8 V, com incremento de |1 V|), e medimos, pelos multímetros (o de marca Dawer na função voltímetro e o de marca Minipa na função amperímetro) os valores da tensão sobre o resistor e da corrente do circuito. Lembrando que para medir voltagens negativas foi necessário inverter a polaridade da fonte, trocando a posição dos cabos conectados à fonte de tensão. Os dados estão anotados na tabela 03.
	No papel milimetrado, construímos o gráfico de tensão versus corrente (Gráfico 01), e a partir dele obtivemos o valor do resistor, do seguinte modo: escolhemos dois pontos aleatórios do gráfico, e calculamos a tangente, dada por . Calculamos então o desvio percentual do valor encontrado pelo gráfico com relação ao valor lido através do código de cores (valor nominal), utilizando a equação (II). Os valores foram anotados na tabela 04.
Em que é a resistência obtida através do gráfico, e é a resistência nominal.
	Repetimos os mesmos procedimentos supracitados para o outro resistor (resistor nº 05). Os dados estão anotados na tabela 03 e tabela 04, e plotados no gráfico 01.
	Analisamos então se a Lei de Ohm se aplicava a esses resistores.
	Na segunda parte do experimento, montamos o circuito representado na figura 02, utilizando uma fonte de tensão contínua (tensão V1 selecionada na escala de tensão contínua da fonte – inicialmente em 0 V) e uma lâmpada de 12 V. 
Figura 02 – Esquema de montagem para a lâmpada. Fonte: http://www.fisica.ufsc.br/~lab2/pdfs/exp02.pdf adaptado.
Variamos a tensão da fonte com base nos valores citados na tabela 04. Medimos então a tensão na lâmpada (VL) e a corrente no circuito, invertendo a polaridade da fonte para valores negativos. Os valores foram anotados na tabela 04.
	Com os dados registrados na tabela, determinamos o valor da resistência da lâmpada (RL) para cada tensão na lâmpada (VL), utilizando a equação (IV).
Construímos então os seguintes gráficos: corrente versus tensão na lâmpada (gráfico 02) e resistência da lâmpada versus tensão (gráfico 03).
	Analisando o gráfico 02, discutimos se a lâmpada pode ser considerada um resisor ôhmico, e caracterizamos o tipo de bipolo. Verificamos qual a tensão Va em que a lâmpada começa a ficar incandescente, e indicamos esta tensão no gráfico 02. Analisamos então o gráfico qualitativamente, caracterizando o bipolo antes e depois desta tensão.
	Por fim, analisamos qualitativamente o comportamento da resistência RL com a temperatura (T).
5 – Dados, resultados e discussões:
TABELA 01 – VALORES NOMINAIS E REAIS DOS RESISTORES.
	Nº 
	Seqüência de cores
	Valor nominal
	Tolerância
	Valor real
	Desvio
	1
	Laranja, laranja, vermelho, dourado
	33 x 100 Ω
	 5% (± 165 Ω) 
	3,26 kΩ
	0,04 kΩ
	2
	Azul, cinza, marrom, dourado
	68 x 10 Ω
	5% (± 34 Ω)
	685Ω
	5 Ω
	3
	Laranja, branco, marrom, dourado
	39 x 10 Ω
	5% (± 19,5 Ω)
	396Ω
	6 Ω
	4
	Vermelho, vermelho, marrom, dourado
	22 x 10 Ω
	5% (± 11 Ω)
	231Ω
	11 Ω
	5
	Marrom, vermelho, vermelho, dourado
	12 x 100 Ω
	5% (± 60 Ω)
	1,20 kΩ
	1 Ω
	6
	Vermelho, roxo, marrom, dourado
	27 x 10 Ω
	5% (± 13,5 Ω)
	269 Ω
	1 Ω
	Analisando a tabela 01, notamos que os valores encontrados para os resistores estão dentro do limite de tolerância. Para medir as resistências, o multímetro foi configurado na escala 20 kΩ.
TABELA 02 – VALORES DE TENSÃO MÁXIMA PARA CADA RESISTOR.
	Resistência (Ω)
	Potência (W)
	Tensão calculada (V)
	Tensão máxima (Vmáx)
	685
	1/8
	9,25
	8
	 1.201
	1/8
	12,25
	8
A tensão máxima adotada para ambos os resistores foi de 8 V.
TABELA 03 – DADOS EXPERIMENTAIS PARA CCAR DO RESISTOR.
	Vf
	V1
	I1
	Vf
	V2
	I2
	0
	0,00
	0,00
	0
	0,00
	0,00
	1
	0,94
	1,40
	1
	0,97
	0,83
	2
	1,88
	2,80
	2
	1,94
	1,66
	3
	2,83
	4,22
	3
	2,92
	2,49
	4
	3,81
	5,67
	4
	3,92
	3,35
	5
	4,77
	7,12
	5
	4,92
	4,20
	6
	5,70
	8,51
	6
	5,87
	5,02
	7
	6,67
	9,96
	7
	6,86
	5,87
	8
	7,66
	11,44
	8
	7,86
	6,72
	Vf
	-V1
	-I1
	Vf
	-V2
	-I2
	-1
	0,80
	1,19
	-1
	0,97
	0,83
	-2
	1,72
	2,56
	-2
	1,94
	1,66
	-3
	2,73
	4,07
	-3
	2,92
	2,49
	-4
	3,88
	5,79
	-4
	3,92
	3,35
	-5
	4,87
	7,26
	-5
	4,92
	4,20
	-6
	5,82
	8,68
	-6
	5,87
	5,02
	-7
	6,80
	10,15
	-7
	6,86
	5,87
	-8
	7,79
	11,64
	-8
	7,86
	6,72
Para medição da corrente, a única escala utilizada foi de 20 mA. Na medição das tensões, a escala usada foi de 20 V, exceto nos casos em que a tensão medida foi inferior a 2V. Nessas situações, a escala adotada foi de 2 V.
TABELA 04 – Desvio percentual entre o valor nominal e o valor do gráfico.
	Resistor
	RN (Ω)
	RG (Ω)
	Desvio percentual (%)
	Nº 2
	680
	667
	1,95
	Nº 5
	1200
	1140
	5,26
Analisando os gráficos de tensão versus corrente de ambos os resistores, notamos que os dois obedecem a Lei de Ohm, pois seus gráficos são lineares, o que mostra que a tangente do ângulo de inclinação do gráfico não muda. Ou seja, a relação é constante para ambos os gráficos. 
TABELA 05 – DADOS EXPERIMENTAIS PARA CCAR DA LÂMPADA.
	Vf (V)
	I (mA)
	VL (V)
	RL (Ω)
	8
	173,40
	7,25
	41,81
	7
	159,70
	6,30
	39,45
	6
	145,80
	5,36
	36,76
	5
	130,10
	4,46
	34,28
	4
	115,70
	3,53
	30,51
	3
	95,50
	2,60
	27,23
	2
	75,20
	1,69
	22,47
	1,2
	55,50
	0,98
	17,66
	1
	49,70
	0,83
	16,70
	0,8
	43,50
	0,65
	14,94
	0,6
	37,60
	0,48
	12,77
	0,4
	29,00
	0,29
	10,00
	0,2
	20,10
	0,16
	7,96
	0
	0,00
	0,00
	0,00
	-0,2
	-19,90
	-0,13
	6,53
	-0,4
	-30,20
	-0,24
	7,95
	-0,6
	-38,80
	-0,42
	10,82
	-0,8
	-44,20
	-0,57
	12,90
	-1
	-48,30
	-0,74
	15,32
	-1,2
	-54,90
	-0,86
	15,66
	-2
	-76,30
	-1,54
	20,18
	-3
	-96,10
	-2,40
	24,97
	-4
	-116,10
	-3,39
	29,20
	-5
	-130,20
	-4,36
	33,49
	-6
	-147,20
	-5,27
	35,80
	-7
	-160,00
	-6,22
	38,88
	-8
	-175,60
	-7,18
	40,89
Para medição da corrente, a única escala utilizada foi de 20 mA. Na medição das tensões, a escala usada foi de 20 V, exceto nos casos em que a tensão medida foi inferior a 2V. Nessas situações, a escala adotada foi de 2 V.
Analisando o gráfico de corrente versus tensão, concluímos que a lâmpada não obedece a Lei de Ohm, pois seu gráfico é não-linear. Isto significa que a relação não é constante. 
O bipolo pode ser considerado como simétrico, pois não possui polaridade, ou seja, a corrente flui nos dois sentidos com a mesma intensidade; não linear, pois a relação não é constante, ou seja, trata-se de uma resistência dinâmica;e passivo, pois é um receptor de potência, ou seja, não fornece energia ao circuito.
Percebemos que a lâmpada ficou incandescente para tensões acima de 0,6 V e abaixo de - 0,6 V. Para tensões entre 0,6 e - 0,6 V nota-se que a curva do gráfico corrente versus tensão apresenta inclinação acentuada, o que significa dizer que houveram pequenos aumentos de tensão para grandes aumentos de corrente. Para tensões maiores e menores que 0,6 e – 0,6 V, respectivamente, a inclinação da curva torna-se mais suave, de modo que ocorreram pequenas alterações na corrente para grandes alterações na tensão. 
Por ser metálico, o filamento da lâmpada possui elétrons livres, que com o aumento da temperatura, ocasionado pelo aumento da corrente, provoca o aumento do movimento aleatório destes elétrons, dificultando o seu fluxo pelo filamento e caracterizando o aumento da resistência do material. Portanto, RL aumenta com o aumento da temperatura.
6 – Referências bibliográficas:
1 - http://therealgraxaim.blogspot.com/2011_06_01_archive.html 
2- Halliday, Resnick e Walker, Fundamentos de Física, Vol. 3, 4ª edição. Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro, 1996. Seções 28-1, 28-4 e 28-5
3 - http://sampa.if.usp.br/~suaide/LabFlex/blog/files/docs/curvas.pdf
4 - http://jkogler.wordpress.com/2008/03/27/lei-de-ohm-versus-resistencia-incremental/ 
5 - http://www.fisica.ufsc.br/~lab2/pdfs/exp02.pdf