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Prática 08: Lei de Ohm Roteiro Adaptado da Prática 2 de Laboratório de Física III do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará Página 1 Laboratório de Física Experimental III Prática 08: Lei de Ohm Prof.: Bartolomeu Viana 1. Introdução teórica Em 1826, George Simon Ohm (1789-1854), professor e físico alemão, estabeleceu a partir de dados obtidos em exaustivas observações experimentais a proposição que ficou conhecida como lei de Ohm: “a tensão aplicada entre os terminais de um condutor é diretamente proporcional à intensidade de corrente que o atravessa”. De acordo com Ohm, o quociente entre a tensão (diferença de potencial) 𝑈 e a respectiva corrente 𝐼 é um valor constante para um dado resistor. Podemos então escrever: 𝑅 = 𝑈 𝐼 , (1) onde 𝑅 é a resistência elétrica do resistor. Observe que para um resistor ôhmico a resistência R não depende da tensão U à qual ele está sujeito nem tampouco da intensidade 𝐼 da corrente elétrica que o atravessa. Matematicamente, podemos expressar a lei de Ohm pela relação: 𝑈 = 𝑅 𝐼. (2) Graficamente a lei de Ohm é representada por uma reta passando pela origem de um sistema de eixos ortogonais onde se representa 𝑈 no eixo das ordenadas e 𝐼 no eixo das abscissas, conforme a Figura 1. Figura 1: Curva característica do resistor ôhmico. Em geral, ao variarmos a tensão 𝑈 aplicada aos terminais de um resistor, a intensidade de corrente 𝐼 também varia, mas não de maneira proporcional. É importante notar que a relação 𝑈 = 𝑅 𝐼 simplesmente, não expressa a lei de Ohm; é necessário também que R permaneça constante, ou seja, independente de 𝑈 e 𝐼. Note também que esta relação é válida para dispositivos não-ôhmicos, sendo que neste caso R não é constante. Prática 08: Lei de Ohm Roteiro Adaptado da Prática 2 de Laboratório de Física III do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará Página 2 2. Objetivos • Verificar experimentalmente a lei de Ohm; • Montar circuitos para determinar a resistência elétrica utilizando-se dos valores de tensão e corrente; • Distinguir condutores ôhmicos de não-ôhmicos. 3. Material Utilizado • Fonte de tensão contínua (regulável de 0 a 12 V); • Resistor de 220 Ω; • Resistor de 1 kΩ; • Filamento de lâmpada de 6,0 V / 3,0 W; • Filamento de lâmpada de 12,0 V / 21,0 W; • Multímetro digital; • Protoboard; • Cabos (diversos). 4. Procedimentos 4.1 Meça o valor da resistência cujo valor nominal é de 220 : 𝑅1 = _________. 4.2 Mantendo a fonte de tensão desligada, monte o circuito esquematizado na Figura 2 e calcule a corrente nominal máxima através de R1 (220 ) sabendo que, de acordo com a Tabela 1, a tensão máxima aplicada será de 10 V. Baseado neste resultado, escolha a escala do amperímetro adequada. IR1 = → Escala escolhida do amperímetro: ___________________ Figura 2: Circuito com amperímetro e voltímetro. 4.3 Ajuste os valores de tensão (leitura do voltímetro) conforme a Tabela 1 e anote os valores correspondentes da corrente (leitura do amperímetro). Tabela 1: Resultados experimentais para R1. V(Volt) I (A) 1 2 3 4 5 6 E +88.8 Amps R1 +88.8 Volts Prática 08: Lei de Ohm Roteiro Adaptado da Prática 2 de Laboratório de Física III do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará Página 3 V(Volt) I (A) 7 8 9 10 4.4 Meça o valor da resistência cujo valor nominal é de 1 k: 𝑅2 = _________. 4.5 Com a fonte desligada, substitua o resistor 𝑅1 pelo resistor 𝑅2 no circuito montado anteriormente. 4.6 Calcule a corrente nominal máxima através de 𝑅2 (1 k) sabendo que, de acordo com a Tabela 2, a tensão máxima aplicada será de 10 V. Baseado neste resultado, escolha a escala do amperímetro adequada. IR2 = → Escala escolhida do amperímetro: ___________________ 4.7 Ajuste os valores de tensão (leitura do voltímetro) conforme a Tabela 2 e anote os valores correspondentes da corrente (leitura do amperímetro). Tabela 2: Resultados experimentais para R2. V(Volt) I (A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4.8 Substitua R2 pela resistência R3 (filamento da lâmpada de 6,0 V / 3,0 W). Ajuste os valores de tensão conforme a Tabela 3 e anote os valores correspondentes de corrente. Tenha atenção na escolha da escala do amperímetro. Tabela 3: Resultados experimentais para R3. V(Volt) I (A) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Prática 08: Lei de Ohm Roteiro Adaptado da Prática 2 de Laboratório de Física III do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará Página 4 V(Volt) I (A) 5,0 4.9 Repita o procedimento anterior para R4 (filamento da lâmpada de 12,0 V / 21,0 W) e anote os resultados obtidos na Tabela 4. Tabela 4: Resultados experimentais para R4. V(Volt) I (A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5. Questionário 1) Trace, em um mesmo gráfico, a tensão versus corrente elétrica para os dados das Tabelas 1 e 2. 2) O que representa a declividade do gráfico da questão 1? Determine a declividade para o resistor R1 e também para o resistor R2. 3) Faça o gráfico da tensão versus corrente elétrica para os dados da Tabela 3. 4) Faça o gráfico da tensão versus corrente elétrica para os dados da Tabela 4. 5) Determine pelo gráfico da questão 1 a intensidade da corrente que percorre o resistor R1 quando o mesmo é submetido a uma tensão de 9,5 V. Repita para o resistor R2. 6) Calcule a resistência da lâmpada, R3, quando submetida às tensões de 1 V, 4 V e 5 V. 7) Qual a resistência da lâmpada, R3, quando submetida a uma corrente de 500 mA? 8) Qual a resistência da lâmpada R4, quando submetida às tensões de 1 V, 4 V e 10 V? 9) Classifique os resistores R1, R2, R3 e R4 como ôhmico ou não-ôhmico. Justifique sua resposta.
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