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CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - NEAD RELATÓRIO DE PRÁTICA - ACADÊMICO IDENTIFICAÇÃO 1. Acadêmico: Marco Aurélio Pereira da Silva 2. Matrícula: 3627092 3. Curso: Segunda Licenciatura em Física 4. Turma: 0122SLF 5. Disciplina: Eletricidade 6. Tutor(a) Externo(a): Regiane Gordia Drabeski DADOS DA PRÁTICA 1. Título: Lei de Ohm 2. Local: Laboratório Virtual 3. Período: 07/10/2021 até 28/10/2021 4. Semestre: 2021.2 5. Data: 30/11/2021 INTRODUÇÃO A partir do experimento proposto irá se investigar o conceito de resistividade elétrica, encontrando a relação entre resistividade e resistência elétrica. Em seguida, investigar-se- á como é a relação entre corrente e tensão elétrica, comprovando a Lei de Ohm. OBJETIVOS • Caracterizar a resistência de um condutor cilíndrico sólido em função de sua resistividade, diâmetro e comprimento; • Relacionar as grandezas resistência, corrente e tensão elétricas, através da Lei de Ohm; • Utilizar um multímetro para medir resistências elétricas; • Construir e analisar o gráfico característico de resistência elétrica R versus comprimento L de um resistor ôhmico de fio. MATERIAIS • Multímetro; • Interruptor; • Fonte de alimentação; • Painel Dias Blanco. METODOLOGIA O experimento é realizado em duas fases, na primeira iremos relacionar a resistência elétrica com a área e o comprimento de um condutor. Para isso será considerada cada coluna do painel Dias Blanco como uma letra (A, B, C, D e E) da direita para a esquerda e os resistores como números de 1 a 5 de cima para baixo. Posicionar-se-á as pontas de prova de forma que seja possível obter as medidas das propriedades elétricas desejadas. Inserir-se-á a ponta de prova positiva do multímetro no borne “A1”. Em seguida, é inserida a ponta de prova negativa no borne “B1”. Neste experimento realizar-se-á medidas também nos pontos “AC1”, “AD1” e “AE1”. LIGANDO O MULTÍMETRO Para ligar o sistema é necessário visualizar o multímetro e observar se o botão de ajuste está na posição “Off”. Caso o multímetro esteja desligado, é preciso ligá-lo. MEDINDO RESISTIVIDADE DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DO COMPRIMENTO Ajustar-se-á o multímetro para a posição adequada para a realização de medições de resistência elétrica de até 200 𝛺. Observa-se que o valor da resistência, correspondente a ligação feita, aparece na tela do multímetro. Para posterior análise será criada uma tabela semelhante a apresentada abaixo e anotar- se-á os valores encontrados para os pontos medidos no resistor 1. Resistor 1 L (m) R (Ω) R/L (Ω/m) AB 0,25 AC 0,50 AD 0,75 AE 1,00 CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - NEAD MEDINDO RESISTIVIDADE DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DA ÁREA As medidas serão realizadas para os resistores 3, 4 e 5 no painel Dias Blanco nas respectivas posições “AE3”, “AE4” e “AE5”. Uma tabela, como a abaixo, irá ser criada e serão anotados os valores encontrados para os pontos medidos nos resistores. A (m²) R (Ω) R . A (Ω . m²) Resistor 3 Resistor 4 Resistor 5 O valor da área de cada resistor será calculado e anotado na tabela. Na fase II, analisar-se-á a corrente elétrica em função da tensão e da resistência elétrica em um fio resistor da seguinte maneira: POSICIONANDO PONTAS DE PROVAS NOS BORNES A ponta de prova negativa do multímetro será posicionada em “E4”. Em seguida, a ponta de prova positiva do multímetro será posicionada na fonte de tensão. No painel Dias Blanco a ponta de prova da fonte de tensão será conectada, observando que as pontas de prova estão posicionadas em “AE4”. AJUSTANDO O MULTÍMETRO O multímetro será ajustado para a posição favorável à realização de medições de corrente elétrica. AJUSTANDO A FONTE DE TENSÃO A fonte de tensão será ligada e as informações serão observadas. A tensão é variada no decorrer do experimento a, aproximadamente, de 0.5 em 0.5 até que seu valor chegue a 2.5. Numa tabela, semelhante a apresentada abaixo, os valores encontrados serão anotados para os pontos medidos no resistor 4. V (V) I (A) V/I (V/A) REPETINDO O EXPERIMENTO As medidas para os outros resistores apresentados no painel Dias Blanco serão realizadas. O experimento é concluído pela análise dos resultados FOTOS Legenda Medindo a resistividade de um resistor em função do comprimento CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - NEAD Legenda Medindo a resistividade de um resistor em função da área. Legenda Corrente elétrica em função da tensão e da resistência elétrica de um fio resistor RESULTADOS E DISCUSSÕES Para a construção do gráfico “Resistencia elétrica x Comprimento do resistor”, a tabela abaixo foi completada com os resultados do experimento. Resistor 1 L (m) R (Ω) R/L (Ω/m) AB 0,25 4,2 16,8 AC 0,5 8,1 16,2 AD 0,75 12,2 16,3 AE 1 16,2 16,2 Logo, o gráfico resultante é mostrado a seguir: É possível observar que a resistência varia linearmente com o comprimento e de forma crescente, logo podemos dizer que a resistência é diretamente proporcional ao comprimento. Em seguida, calcula-se a área do condutor para obter-se a resistividade do material que usamos, logo: 𝑑 = 0,32 𝑚𝑚 𝑟 = 0,16 𝑚𝑚 = 1,6 . 10−4 𝑚 𝐴 = 𝜋 ⋅ 𝑟2 𝐴 = 𝜋 ⋅ (1, 6.10−4)2 𝐴 ≈ 8, 0.10−8 𝑚2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 R es is tê n ci a (Ω ) Comprimento (m) Resistência X Comprimento do resistor CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - NEAD 𝑅 = 𝜌 𝑙 𝐴 𝜌 = 𝑅 ⋅ 𝐴 𝑙 𝜌 = 4,2 ⋅ (8, 0.10−8) 0,25 𝜌 = 1,34 ⋅ 10−6 Ω. 𝑚 RESISTÊNCIA ELÉTRICA DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DA ÁREA A tabela abaixo foi construída seguindo a metodologia acima. A (m²) R (Ω) R . A (Ω . m²) Resistor 3 2,04. 10−7 6,3 1,29. 10−6 Resistor 4 4,07. 10−7 3,0 1,22. 10−6 Resistor 5 8,04. 10−8 16,2 1,30. 10−6 Para o cálculo da resistividade de cada resistor consideramos 𝑙 = 1000 𝑚𝑚 = 1 𝑚. Logo 𝜌3 = 1,29. 10 −6 Ω. 𝑚 𝜌4 = 1,22. 10 −6 Ω. 𝑚 𝜌5 = 1,30. 10 −6 Ω. 𝑚 Portanto aquele que possui a maior resistividade é o resistor 5 por possuir uma maior resistência e uma menor área. FASE II – A CORRENTE ELÉTRICA EM FUNÇÃO DA TENSÃO E DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA EM UM FIO RESISTOR Para a construção do gráfico “Tensão elétrica x Corrente elétrica”, foi construída a tabela abaixo: V (V) I (A) V/I (V/A) 0,51 0,1 5,1 1,01 0,21 4,80952381 1,5 0,32 4,6875 1,99 0,42 4,738095238 2,5 0,53 4,716981132 Obtendo-se então o seguinte gráfico: Com isso, observa-se que com o aumento da tensão, aumenta-se também a corrente elétrica, caracterizando uma relação diretamente proporcional, ou seja, com o aumento da tensão, aumenta-se a corrente elétrica. Em seguida, são feitas as medidas para os resistores 1, 2 e 3, obtendo-se as seguintes tabelas: RESISTOR 3 V (V) I (A) V/I (V/A) 0,51 0,15 3,4 1,01 0,31 3,258064516 1,5 0,48 3,125 2,01 0,65 3,092307692 2,5 0,81 3,086419753 RESISTOR 2 V (V) I (A) V/I (V/A) 0,51 0,08 6,375 1,01 0,16 6,3125 1,5 0,24 6,25 2,01 0,32 6,28125 2,5 0,4 6,25 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0 0 , 5 1 1 , 5 2 2 , 5 3 C O R R E N T E E L É T R IC A ( I) TENSÃO (V) RESISTOR 4 CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - NEAD RESISTOR 1 V (V) I (A) V/I (V/A) 0,5 0,03 16,66666667 1 0,06 16,66666667 1,49 0,09 16,55555556 2,01 0,13 15,46153846 2,5 0,16 15,625 Com isso, pode-se observar que o resistor 3 foi aquele que apresentou o maior valor de corrente elétrica, pois esse resistor apresenta menor valor de resistência à passagem da corrente elétrica,sendo então uma relação inversamente proporcional entre essas grandezas, mostrando uma comprovação empírica da Lei de Ohm por meio desse experimento. REFERÊNCIAS Leis de Ohm: Resistência elétrica, resistividade e leis de Ohm <https ://educacao.uol.co m.br /disciplinas/fisica/leis-de-ohm-resistencia-eletrica- resisividade-e-leis-de-ohm.ht m> acesso em 29 /11/2021; HALLI DAY, David; RESNICK , Robert ; Fundamentos de física 3: Eletromagnetismo – 4ª Edição – São Paulo : Ltc, 1991.
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