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ATIVIDADE 3 - FÍSICA - ONDAS, ELETRICIDADE E MAGNETISMO AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Campo Eletromagnético 1. Com base nos seus conhecimentos justifique por que a bússola aponta para o Norte geográfico sem que tenha necessidade de aplicar cargas na mesma? A bússola aponta para o Norte geográfico devido ao campo magnético da Terra. A agulha da bússola, que é um ímã pequeno, se alinha automaticamente com esse campo. O polo norte magnético da agulha é atraído pelo polo sul magnético da Terra, fazendo-a apontar para o norte. Isso acontece sem a necessidade de energia externa. É importante lembrar que o polo norte magnético não é exatamente igual ao polo norte geográfico e pode mudar ao longo do tempo. Para navegação precisa, é essencial consultar mapas que mostrem a variação na declinação magnética, a diferença entre o norte magnético e o norte geográfico em uma determinada área e época 2. Descreva o comportamento da agulha nas diferentes posições. Posição 1 (centro): Não há alterações na posição do ponteiro, mesmo com a chave ligada Posição 2 – Direita: Existe uma alteração maior na orientação do ponteiro da bússola, pois a bússola aponta para o sudoeste Posição 3 – Esquerda: A orientação da bússola move-se em 180º em relação a posição 2, indicando a orientação para o nordeste Posição 4 – Meio sobre o condutor: A bússola aponta para o noroeste Posição 5 – Meio sob o condutor: Agora a bússola indica uma inversão na orientação em relação a posição 4, apontando desta vez para sudeste devido a orientação do campo magnético do condutor. 3. Descreva com base nos seus conhecimentos o comportamento da agulha quando a chave era desativada. Ao desativar a chave o ponteiro da bússola retorna a sua posição inicial, apontado seu polo norte para o polo sul magnético terrestre, conforme relatado no tópico 1 4. Justifique o fenômeno ocorrido com a bússola quando se fechava o circuito. Quando fechado o circuito elétrico, a bússola muda de orientação devido à criação de um campo eletromagnético pelo condutor carregado. Isso confirma a relação entre eletricidade e magnetismo, onde uma corrente elétrica gera um campo magnético. A agulha da bússola aponta para o polo sul do campo magnético criado pelo condutor, seguindo a regra da mão direita, confirmando experimentalmente essa relação. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Lei de Ohm RESISTÊNCIA DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DO COMPRIMENTO 1. Construa o gráfico da “Resistência elétrica x Comprimento do resistor”. 2. O que é possível observar com relação ao comportamento da resistência elétrica? Explique. A resistência elétrica, é diretamente proporcional ao comprimento do cabo, porém a resistividade se mantém a mesma em todos os pontos. RESISTÊNCIA ELÉTRICA DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DA ÁREA 1. Construa o gráfico da “Resistência elétrica x Inverso da área de seção reta do resistor”. 2. Qual o comportamento da resistência elétrica? A resistência aumenta conforme a área da seção reta do resistor diminui 3. Com base nos seus conhecimentos, é correto afirmar que “A resistência de um condutor depende da sua geometria (comprimento e área)”? Sim, conforme verificado a resistência de um condutor é diretamente proporcional ao comprimento e inversamente proporcionam a área da seção reta 4. Calcule a resistividade de cada resistor. Diâmetro Raio A (m²) R (Ω) R.A (Ω m²) Resistor 3 0,00072 0,00036 4,06944E-07 3,40 0,0000013836 Resistor 4 0,00051 0,000255 2,04179E-07 5,20 0,0000010617 Resistor 5 0,00064 0,00032 3,21536E-07 0,10 0,0000000322 Resistor 3 ρ = 1,38 x 10-6 Resistor 4 ρ = 1,06 x 10-6 Resistor 5 ρ = 3,22 x 10-8 5. Qual dos resistores possui maior resistividade? Por quê? Para o cálculo da resistividade utilize a fórmula: ρ = 𝑅 O resistor 3, pois a resistência é diretamente proporcional ao comprimento do condutor e, inversamente proporcional a área de seção, sendo assim, o resistor 3 a representa o comprimento e diâmetro relativamente proporcional para maior resistividade. CORRENTE ELÉTRICA DE UM RESISTOR 1. 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. 2. Depois da realização do experimento o que é possível observar com relação ao comportamento da corrente elétrica? Explique. O aumento da corrente foi proporcional ao aumento da tensão 3. É possível realizar as medições de corrente elétrica em todos os resistores? Caso não, por quê? Não, o Resistor R5 (Cobre esmaltado), tem a resistência elétrica muito baixa, gerando um curto circuito impossibilitando as medições. 4. 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. O registro que apresentou maior valor para a corrente elétrica entre os que possibilitaram a medida foi o resistor 3 pois este é o que possui maior área de seção reta logo uma menor resistência o que permite que haja uma maior passagem elétrons. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Capacitores 1. Qual o módulo do valor de tensão (|𝑉𝑀𝑒𝑑|) exibida no multímetro conectado a protoboard 1? Qual a tensão fornecida pela bateria (Vf) para este circuito? Qual o valor da resistência (R) na qual o multímetro está conectado? Para calcular a resistência interna do multímetro, utilize a equação abaixo: Onde: Vf = Tensão da fonte. VMed = Tensão medida pelo multímetro. R = Valor das resistências iguais utilizadas. RV = Resistência interna do multímetro 2. Qual o valor da resistência interna do multímetro (RV)? Rv = (5,95 / 12-2(5,95))90.000 = 3,18 kΩ 3. Qual o valor da tensão apresentada pelo multímetro e o tempo que o capacitor leva para carregar totalmente? Apresenta 11,97 V. E o capacitor leva 13,47s para carregar 4. Preencha a tabela 1 com os dados obtidos no carregamento do capacitor V63% 7,54 v Medições Medição 1 2 3 4 Média T63% (s) 2,63 2,4 2,61 2,54 2,545 Tabela 1 – Dados do carregamento do capacitor 5. Qual o valor da tensão apresentada pelo multímetro e o tempo que o capacitor leva para carregar totalmente? A tensão apresentada pelo multímetro 2 é de 11,97v e o tempo de carregamento é do capacitor é de 14,86 segundos 6. Preencha a tabela 2 com os dados obtidos no descarregamento do capacitor. V37% 4,43 v Medições Medição 1 2 3 4 Média T37% (s) 2,45 2,63 2,54 2,43 2,51 A constante de tempo de um circuito RC é dada por: = R ∗ C Onde: é a constante de tempo em segundos; R é a resistência em ohms; C é a capacitância em farads. Utilizando os dados do circuito 2 e ignorando a resistência interna do multímetro (devido à sua influência desprezível no cálculo da constante de tempo) encontre: Teórico =1,8s Os valores encontrados nos passos 5 e 6 são os valores encontrados experimentalmente para a constante de tempo, anote esses valores abaixo: Experimental1 =2,54s Experimental2 =2,51s AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Leis de Kirchhoff 1. Anote na Tabela 1 os valores de tensão e corrente obtidos no primeiro circuito. Lâmpada Tensão (V) Corrente (A) 1 4,58 0,17 3 4,44 0,16 6 2,93 0,11 8 1,42 0,05 9 1,50 0,05 Tabela 1 – Dados obtidos no primeiro circuito 2 -Anote na Tabela 2 os valores de tensão e corrente obtidos no segundo circuito. Lâmpada Tensão (V) Corrente (A) 2 12 0,43 3 12 0,43 Tabela 2 – Dados obtidos no segundo circuito
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