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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS RESISTÊNCIA DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DO COMPRIMENTO · Construa o gráfico da “Resistência elétrica x Comprimento do resistor”. · O que é possível observar com relação ao comportamento da resistência elétrica? Explique. R: A resistência é diretamente proporcional ao tamanho do condutor, logo quanto maior o tamanho do condutor maior será sua resistência, o que se pode ver claramente com os dados da tabela RESISTÊNCIA ELÉTRICA DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DA ÁREA · Construa o gráfico da “Resistência elétrica x Inverso da área de seção reta do resistor”. Qual o comportamento da resistência elétrica? Conforme o comprimento da resistência aumenta, a resistividade também aumenta. São diretamente proporcionais. · Com base nos seus conhecimentos, é correto afirmar que “A resistência de um condutor depende da sua geometria (comprimento e área)”? R: Não apenas da sua geometria mas também do material do qual é construído dado condutor. · Calcule a resistividade de cada resistor. · Qual dos resistores possui maior resistividade? Por quê? · Para o cálculo da resistividade utilize a fórmula: ρ = 𝑅 𝐴. 𝐿 CORRENTE ELÉTRICA DE UM RESISTOR · Construa o gráfico da “Tensão elétrica x Corrente elétrica”, caso precise retorne ao roteiro teórico para relembrar a relação entre Tensão elétrica ou corrente elétrica. · Depois da realização do experimento o que é possível observar com relação ao comportamento da corrente elétrica? Explique. R: A resistência é diretamente proporcional ao tamanho do condutor, logo quanto maior o tamanho do condutor maior será sua resistência. · É possível realizar as medições de corrente elétrica em todos os resistores? Caso não, por quê? R: Sim, Para encontrar o valor da corrente que passa pelo resistor basta dividir a tensão sobre a resistência e para descobrir a corrente total do circuito basta somar as duas correntes. · Qual dos resistores apresentou maior valor para a corrente elétrica? Tente elaborar uma justificativa, abordado o comportamento da resistência elétrica como a passagem da corrente elétrica. R: A primeira lei de Ohm estabelece que a razão entre a diferença de potencial e a corrente elétrica em um condutor é igual a resistência elétrica desse condutor AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS FASE 1 – ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM SÉRIE · Preencha a tabela 1 com os resultados obtidos durante o passo 3 (Medindo a tensão). Lâmpada Tensão (V) 3 11.93 V 5 11.97 V 6 11.98 V 7 6.19 Tabela 1 – Dados experimentais de tensão com quatro resistores em série · Preencha a tabela 2 com os resultados obtidos durante o passo 3 (Medindo a tensão) após a remoção da lâmpada do borne 6. Lâmpada Tensão (V) 3 11.98 V 5 11.38 V 7 4.00 V Tabela 2 – Dados experimentais de tensão com três resistores em série · Com base em suas observações, comente a veracidade da seguinte afirmação: “Em uma associação em série a soma das tensões elétricas sobre cada componente (lâmpada) é igual a tensão elétrica total atuante no circuito.” · Caso um circuito possuísse 20 lâmpadas em série e uma das lâmpadas “queimasse”, o que aconteceria com as demais lâmpadas do circuito? Justifique a sua resposta. R: Aconteceria que as demais lâmpadas se apagariam, porque no momento em que o circuito está em série a corrente eletrica pecorre apenas um caminho, fazendo com que as cargas dependam uma das outras na interrupção de todo sistema. · Preencha a tabela 3 com os resultados obtidos durante o passo 4 (Medindo a corrente elétrica). Lâmpada Corrente (A) 3 0.14 5 0.15 6 0.14 7 0.15 Tabela 3 – Dados experimentais de corrente com resistores em série · Como é o comportamento da corrente elétrica no circuito que você montou? Explique. R: O sentido corrente de um circuito é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência da corrente elétrica no qual os elétrons deslocam-se em direção ao potencial elétrico mais elevado (positivo), uma vez que a sua carga elétrica é negativa. FASE 2 – ASSOCIAIÃO DE RESISTORES EM PARALELO · Preencha a tabela 4 com os resultados obtidos durante o passo 3 (Medindo a tensão). Lâmpada Corrente (A) 3 0.44 5 0.42 6 0.22 7 0.22 Tabela 4 – Dados experimentais de tensão com resistores em paralelo · Com base em suas medições, comente a veracidade da seguinte afirmação: “Em uma associação em paralelo os componentes do circuito ficam submetidos a uma mesma tensão elétrica”. R: A resistência é diretamente proporcional ao comprimento do condutor e inversamente proporcional a área de secção a espessura do condutor. · Com base em suas observações, comente a veracidade da seguinte afirmação: “Em uma associação em paralelo, a retirada de um dos componentes do circuito (lâmpadas) não interrompe o funcionamento dos demais componentes.” FASE 3 – ASSOCIAIÃO MISTA DE RESISTORES · Em relação a luminosidade observada pelas lâmpadas ao final do passo 1 (montado o experimento), foi possível observar alguma diferença entre elas? Em caso afirmativo, qual foi a diferença? Justifique. R: Foi percebido que a luminosidade das lâmpadas variaram de acordo com as mudanças que foi efetuado no circuito. · Preencha a tabela 5 com os resultados obtidos durante o passo 3 (Medindo a tensão). Lâmpada Tensão (V) 2 3.02 3 3.01 4 3.02 5 9.05 Tabela 5 – Dados experimentais de tensão com associação mista de resistores · Qual foi a tensão medida entre os terminais 2A e 5B? Utilizando seus conhecimentos sobre circuitos elétricos e associação de resistores, explique como a tensão fornecida pela fonte é dividida entre as lâmpadas do circuito montado no passo 1. R: A tensão obtida nos terminais 2A e 5B foi de 12.07V. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Anote na tabela apresentada abaixo os valores da corrente elétrica apresentado pelo multímetro ajustado para medir a corrente elétrica que passa pelo led. Medição Tensão na fonte (V) Tensão no multímetro (V) Corrente elétrica (A) 1 0 0 0 2 0,2 0.2 0 3 0,4 0.4 0 4 0,6 0.7 0 5 0,8 0.9 0 6 1 1.0 0 7 1,2 1.2 0 8 1,4 1.5 0 9 1,6 1.7 0 10 1,8 1.8 0 11 2 2.0 0 12 2,2 2.05 0.48 13 2,4 2.05 1.5 Utilizando os dados obtidos no experimento, construa a curva característica do led (tensão apresentada pelo multímetro x corrente elétrica). Em seguida, responda os questionamentos a seguir: · A partir de que valor de corrente elétrica o led acendeu? Sua intensidade luminosa aumentou ao com o aumento da corrente elétrica? Explique. R: Ele acendeu quando a corrente elétrica chegou a 5mA. Conforme a corrente elétrica que circula pelo LED foi aumentando, sua luminosidade também aumentou. Conforme aumenta-se a corrente, a energia dissipada pelo LED em forma de luz também aumenta. · Qual a relação observada na curva característica do led com relação à tensão e corrente elétrica? R: Conforme a corrente elétrica que circula pelo LED foi aumentando, sua luminosidade também aumentou. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Medição Resistência do potenciômetro (Ω) Tensão do resistor R2 (V) Tensão no potenciômetro (V) 1 8 1.31 1.05 2 16 1.8 1.73 3 24 0.92 2.22 4 32 0.80 2.58 5 40 0.70 2.85 6 48 0.64 3.08 7 56 0.58 3.25 8 64 0.53 3.41 9 72 0.48 3.53 10 80 0.45 3.64 11 88 0.43 3.72 12 96 0.40 3.81 Tabela 1 – Dados experimentais da tensão · Preencha a tabela 1 de acordo com os dados experimentais obtidos durante a realização do ensaio. · Qual o valor a tensão aplicada pela fonte? Qual o valor da resistência? R: A tensão aplicada é de 5V e a resistência de 20Ω Para o cálculo da corrente utilize a equação abaixo. 𝑉𝑓 = 𝑅𝑝 ∗ 𝑖 Onde: Vf = Tensão da fonte RP = Resistência do potenciômetro i = Corrente elétrica do circuito Os valores de corrente elétrica encontrados serão baseados na resistência do potenciômetro, no entanto, por se tratar de um circuito em série, a corrente que passapelo potenciômetro é igual a corrente que circula pelos demais resistores. · Preencha a tabela 2 com a corrente que percorre o circuito em cada medição. Medição Resistência do potenciômetro (Ω) Corrente do circuito (A) Resistência R2 (Ω) Req = (Rp + R2) Eficiência (𝜂) Potência dissipada no circuito 1 8 0.63 2.10 10.10 0.34 2.21 2 16 0.31 3.46 19.46 0.49 1.77 3 24 0.21 4.42 28.42 0.59 1.65 4 32 0.16 5.12 37.12 0.65 1.58 5 40 0.13 5.60 45.60 0.70 1.54 6 48 0.10 6.14 54.14 0.73 1.51 7 56 0.09 6.50 62.50 0.76 1.48 8 64 0.08 6.78 70.78 0.78 1.47 9 72 0.07 6.90 78.91 0.80 1.46 10 80 0.06 7.20 87.20 0.81 1.44 11 88 0.06 7.57 95.57 0.83 1.42 12 96 0.05 7.68 103.68 0.84 1.42 Tabela 2 – Dados experimentais do experimento · Com base nos valores obtidos de resistência dos resistores, determine a resistência equivalente (Req) para cada medição feita no circuito e anote na tabela 2. Para encontrar a potência dissipada do circuito, você utilizará as resistências apresentadas pelos resistores e potenciômetros, associando-as com os seus valores de tensão. Utilize a equação abaixo para encontrar a potência dissipada no circuito. 𝑃𝑜𝑡𝐷𝑖𝑠𝑠𝑖𝑝𝑎𝑑𝑎 =𝑉𝑖²+𝑅𝑖𝑉2²+𝑅2𝑉𝑝²𝑅𝑝 Onde: 𝑉𝑖 = Tensão da resistência interna da fonte Ri = Resistência interna da fonte 𝑉2 = Tensão no resistor R2 R2 = Resistência do resistor R2 𝑉𝑝 = Tensão no potenciômetro RP = Resistência do potenciômetro · Anote os valores da potência dissipada na tabela 2. R: 1 = 0.34, 2 = 1.77, 3 = 1.65, 4 = 1.58, 5 = 1.54, 6 = 1.51, 7 = 1.48, 8 = 1.47, 9 = 1.46, 10 = 1.44, 11 = 1.42, 12 = 1.42 Encontre os valores para a eficiência da transferência de potência utilizando a equação abaixo. 𝜂 =𝑅𝑒𝑞 + 𝑅1 Onde: 𝜂 = Eficiência na transferência de potência Req = Resistência equivalente do circuito. 𝑅1 = Resistência interna na fonte · Anote os valores da eficiência na tabela 2. R: 1 = 2.21, 2 = 0.49, 3 = 0.59, 4 = 0.65, 5 = 0.70, 6 = 0.73, 7 = 0.76, 8 = 0.78, 9 = 0.80, 10 = 0.81, 11 = 0.83, 12 = 0.84 · Construa o gráfico da potência dissipada em função da eficiência. Para que valor de eficiência foi observada a menor potência dissipada? Pode-se afirmar que esse ponto é o de maior transferência de potência? · Analisando a resistência interna e externa. Quando transferência de potência apresentará seu valor máximo? Justifique. · R: O valor de potência dissipada é diretamente proporcional a tensão e inversamente a resistência. Com isso quanto menor a resistencia, maior a transferência de potência · Como o resistor R1 atua no circuito? Se não fosse colocado este resistor no circuito o valor encontrado para máxima transferência de potência seria o mesmo? Justifique R: Atua para simular a resistência interna da fonte .
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