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<p>CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA</p><p>CELSO SUCKOW DA FONSECA – Nova Iguaçu</p><p>2º RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL 3</p><p>CORRENTE ELÉTRICA</p><p>Gabriel Tavares Barbosa</p><p>Larissa Martins Cordeiro</p><p>Lucas Gilla M. de Oliveira</p><p>Victoria Graziella G. da Silva Cruzado</p><p>Rio de Janeiro</p><p>14 de outubro de 2022</p><p>Proponentes:</p><p>Gabriel Tavares Barbosa</p><p>Larissa Martins Cordeiro</p><p>Lucas Gilla M. de Oliveira</p><p>Victoria Graziella G. da Silva Cruzado</p><p>Professor:</p><p>Marcelo Oliveira</p><p>Este é um relatório das práticas laboratoriais da Disciplina de Física Experimental 3,</p><p>referente à prática 2, de medidas de correntes elétricas, realizado no Campus Nova</p><p>Iguaçu - Laboratório de Física 1.</p><p>Palavras-chave: Corrente Elétrica – Eletromagnetismo – Resistência</p><p>Rio de Janeiro</p><p>14 de outubro de 2022</p><p>2</p><p>Sumário</p><p>1. Introdução 5</p><p>2. Objetivo 6</p><p>3. Materiais Utilizados 7</p><p>4. Procedimento Experimental 9</p><p>5. Referencial Teórico 11</p><p>6. Análise de Dados 14</p><p>7.Conclusão 17</p><p>8.Referência 17</p><p>3</p><p>Lista de Figuras</p><p>1. Figura 1 6</p><p>2. Figura 2 7</p><p>3. Figura 3 7</p><p>4. Figura 4 7</p><p>5. Figura 5 8</p><p>6. Figura 6 8</p><p>7. Figura 7 9</p><p>8. Figura 8 9</p><p>9. Figura 9 10</p><p>10. Figura 10 10</p><p>11. Figura 11 11</p><p>12. Figura 12 11</p><p>13. Figura 13 13</p><p>Lista de Tabela</p><p>1.Tabela 1 14</p><p>4</p><p>1. Introdução</p><p>Neste relatório, estamos trabalhando com um experimento eletromagnético, no qual</p><p>vamos compreender as características das corrente elétrica. Dessa forma, iremos gerar</p><p>uma tensão com auxílio de uma fonte, demonstrando os fatores envolvidos para a sua</p><p>existência tais como: resistência, corrente elétrica, ligação em série e em paralelo e</p><p>correlacionar com a Lei de Ohm e grandezas físicas. Assim foi dividido em três fases:</p><p>I. Ligar em série os resistores na matriz e fazer a medição direta das</p><p>resistências de ambas separadamente e logo após, do conjunto.</p><p>II. Conectar a fonte ao sistema. Sua função principal é fornecer valores de</p><p>tensão entre 4,8V e 5V para analisar o comportamento da corrente elétrica ao</p><p>passar pela resistência. Fazer aferição da voltagem nos resistores</p><p>individualmente e no conjunto.</p><p>III. Conectar o multímetro (calibrado em 200mA) no sistema para aferição da</p><p>corrente de forma direta.</p><p>Para obter todas as grandezas necessárias, é necessário um instrumento de</p><p>medida. O multímetro é um instrumento de medida eletrônico para obter valores de</p><p>grandezas elétricas. Dentre essas grandezas, o multímetro também pode medir a</p><p>resistência elétrica, a corrente elétrica, tensão contínua e alternada.</p><p>5</p><p>Figura 1. Fonte: Autores.</p><p>Normalmente, o multímetro possui conexões para as ponteiras, que devem ser</p><p>utilizadas conforme a grandeza que se deseja medir conforme ilustra a Figura 1. No</p><p>entanto, o valor medido é informado no visor do multímetro.</p><p>Ao final do experimento foi construído um modelo das grandezas analisadas</p><p>(Lei de Ohm). A questão norteadora da atividade é observar a semelhança de</p><p>informações dos dados medidos. E pensar na seguinte questão: Como é a atuação de um</p><p>resistor ligado a um circuito elétrico? Como a ligação em série dos resistores influencia</p><p>na corrente elétrica?</p><p>2. Objetivo</p><p>O objetivo da atividade é verificar se existe uma relação entre a tensão fornecida pela</p><p>fonte (e medida pelo voltímetro) e a corrente medida, visto isso, vamos lidar com a Lei</p><p>de Ohm e com o comportamento físico esperado.</p><p>6</p><p>3. Material Utilizado</p><p>Foram utilizados para o experimento:</p><p>I. Multímetro</p><p>Figura 2. Fonte: Autores.</p><p>II. Matriz de contato (protoboard)</p><p>Figura 3. Fonte: Autores.</p><p>III. Dois resistores</p><p>Figura 4. Fonte: Autores.</p><p>7</p><p>IV. Fonte de tensão variável</p><p>Figura 5. Fonte: Autores.</p><p>V. Cabos de Conexão (Ponta de prova)</p><p>Figura 6. Fonte: Casa do soldador.</p><p>8</p><p>4. Procedimento Experimental</p><p>Neste experimento fizemos um estudo sobre aspectos associados à corrente elétrica, tais</p><p>como ligação em série, resistores etc. Utilizando, para tal, os componentes listados no</p><p>item 3. E posteriormente, desenvolvemos as seguintes experimentações:</p><p>1ª Etapa:</p><p>Para iniciar, os dois resistores foram ligados em série, na matriz de contato</p><p>(protoboard). Em seguida, faremos o experimento em quatro etapas:</p><p>Figura 7 - Resistores ligados em série na matriz de contato. Fonte: Autores.</p><p>Com o auxílio de um multímetro, realizou as medições das resistências:</p><p>● individual, ou seja, resistência 1 e resistência 2, individualmente;</p><p>● e a resistência do conjunto, ou seja, das resistências ligadas em série.</p><p>Figura 8 - Medição da resistência equivalente do circuito. Fonte: Autores.</p><p>9</p><p>2ª Etapa:</p><p>Com a utilização de uma fonte de tensão variável calibrada em 4.9V, o positivo</p><p>(vermelho) e o negativo (preto) da fonte serão conectados - com a utilização do cabo</p><p>jacaré - nas extremidades do resistência em série. Nesse sentido, será necessário medir a</p><p>tensão de ambos os resistores, separadamente, e a tensão no circuito.</p><p>Figura 9 - Medição da tensão em resistência 1 a esquerda e resistência 2 a direita, feita com um</p><p>multímetro. Fonte: Autores.</p><p>Figura 10 - Medição da tensão no circuito, feita com um multímetro. Fonte: Autores.</p><p>3ª Etapa:</p><p>Nesta fase iremos calcular a corrente elétrica de forma direta. Dessa forma, calibramos</p><p>na fonte uma tensão de 4.9V. O sistema foi iniciado da seguinte forma: o negativo da</p><p>fonte foi conectado em um dos resistores na protoboard, com a utilização do cabo</p><p>10</p><p>jacaré. Na outra extremidade do circuito, o positivo da fonte (cabo jacaré vermelho) será</p><p>ligado diretamente na ponta de teste do multímetro (cabo vermelho). Por fim, a ponta de</p><p>teste negativa do multímetro (cabo preto) estará conectada à outra extremidade do</p><p>segundo resistor. Nesse sentido, estamos medindo a corrente dos resistores ligados em</p><p>série com um multímetro que foi calibrado na escala de 200 mA.</p><p>Figura 11 - Tensão no visor da fonte (corrente calculada de forma direta). Fonte: Autores.</p><p>Figura 12 - Corrente calculada de forma direta. Fonte: Autores.</p><p>11</p><p>5. Referencial Teórico</p><p>Os Sumérios tinham conhecimento sobre a existência da eletricidade</p><p>e sobre materiais</p><p>condutores como o cobre, a prata e o ferro, isto em torno de 2500 AC. Este povo fazia</p><p>aplicação deste saber para a deposição de prata sobre vasos de cobre, conforme as peças</p><p>descobertas.</p><p>Os sistemas elétricos de potência na Europa tiveram grande desenvolvimento durante o</p><p>século XIX. Nesse sentido, os primeiros geradores de energia elétrica eram células</p><p>galvânicas, que produziam tensão e corrente contínua. Atualmente, a energia elétrica é a</p><p>principal forma de energia utilizada pela humanidade, devido sua facilidade em</p><p>transporte e transformação.</p><p>É evidente o conhecimento de corrente elétrica em vários aspectos, por exemplo, para</p><p>dimensionar o tamanho ou o material do condutor para que ele não superaqueça,</p><p>danifique equipamentos elétricos ou cause acidentes, para evitar danos físicos causados</p><p>por choque elétrico.</p><p>Apesar da impossibilidade de observar corrente elétrica diretamente, temos uma ideia</p><p>clara da natureza da corrente. Trata-se da taxa da passagem de carga através de uma</p><p>superfície. A quantificação precisa de corrente com a eletrólise - Faraday - permitiu,</p><p>pela primeira vez, estabelecer um padrão razoavelmente preciso para a carga elétrica.</p><p>De forma simplificada, veremos os conceitos dos principais pontos relacionados ao</p><p>experimento.</p><p>Corrente Elétrica</p><p>Corrente elétrica é o movimento ordenado de portadores de carga elétrica. Essa é uma</p><p>grandeza escalar e sua unidade no SI é o ampère (A). No caso dos sólidos, os portadores</p><p>de carga são os elétrons livres, e no caso dos fluidos, são os íons.</p><p>● Intensidade de corrente elétrica</p><p>Informa a quantidade de carga por segundo que atravessa uma seção transversal de um</p><p>condutor.</p><p>𝐼 = 𝑞</p><p>𝑡</p><p>12</p><p>● Unidade</p><p>𝑢(𝐼) = 𝑢 (𝑞)</p><p>𝑢 (𝑡) = 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏 (𝐶)</p><p>𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 (𝑠) = 𝐴𝑚𝑝è𝑟𝑒 (𝐴)</p><p>“1A é a intensidade de corrente elétrica que circula num condutor, quando em</p><p>sua seção transversal atravessa uma carga de 1C no tempo de 1s.”</p><p>Resistência</p><p>Resistores são componentes elétricos destinados, em geral, a limitar a intensidade da</p><p>corrente elétrica. A unidade de resistência elétrica no SI é o ohm (Ω), sendo que 1 Ω = 1</p><p>V/A.</p><p>● Resistor - É todo elemento do circuito cuja função exclusiva é efetuar a</p><p>conversão de energia elétrica em energia térmica (efeito Joule).</p><p>● Resistividade - A resistência elétrica de um condutor é função da substância que</p><p>o constitui e de suas características geométricas.</p><p>● Ligação em série - Podemos ver a seguir:</p><p>Figura 13: resistores ligados em serie. Fonte: Machado (2002, p.111).</p><p>A equação geral do resistor equivalente ℛ em série é dado por:</p><p>𝑅 =</p><p>𝑖=1</p><p>𝑁</p><p>∑ 𝑅𝑖</p><p>E ainda, a soma da ddp em cada resistor é igual ao total da ddp fornecida ao circuito</p><p>pela fonte elétrica, através da equação abaixo. Isso porque a corrente elétrica é a mesma</p><p>para todos os resistores envolvidos:</p><p>13</p><p>𝑉 =</p><p>𝑖=1</p><p>𝑁</p><p>∑ 𝑉𝑖</p><p>Lei de Ohm</p><p>A Lei de Ohm, mais precisamente a 1ª, rege o que tange exatamente um circuito elétrico</p><p>simples, sendo a relação de ddp (𝑉), corrente elétrica (𝑖) e resistor (ℛ), temos para um</p><p>resistor fixo a proporcionalidade direta de 𝑖 e 𝑉:</p><p>𝑉 = 𝑅. 𝑖</p><p>De forma bem simplificada, podemos deduzir que quanto maior a tensão fornecida ao</p><p>sistema, mais forte será a tentativa de passagem da corrente elétrica por um resistor.</p><p>Assim a 2ª Lei de Ohm, os resistores também possuem uma equação que demonstra a</p><p>proporcionalidade de seus elementos. Num fio condutor, essa facilidade ou dificuldade</p><p>depende de três fatores:</p><p>● Do seu comprimento L;</p><p>● Da sua espessura, bitola ou, mais precisamente, sua área da seção transversal A;</p><p>● E de uma constante que depende do material de que é feito esse condutor. Essa</p><p>constante é a chamada resistividade, representada pela letra grega ρ (rô).</p><p>Como mostra a equação abaixo:</p><p>𝑅 = ρ𝐿</p><p>𝐴</p><p>6. ANÁLISE DE DADOS</p><p>Após isso, será necessário verificar a teoria e utilizar a 1ª Lei de Ohm para calcular a</p><p>corrente no circuito.</p><p>14</p><p>● Medidas Diretas:</p><p>As incertezas das medidas feitas pelo multímetro são de 1%, segundo as informações</p><p>dadas pelo fabricante. Pode ser observado na figura 10 que a tensão do circuito está</p><p>negativa devido a um erro de medida. Isso ocorre pois os cabos da fonte estão no</p><p>sentido contrário aos cabos do multímetro, então, o lê em sentido oposto, porém a</p><p>tensão correta é a mesma com sinal positivo. Utilizaremos a medida positiva para</p><p>ajustar o erro no manuseio do equipamento.</p><p>DADOS DO EXPERIMENTO</p><p>R (kΩ) R (kΩ) U (V) U (V) I (mA) I (mA)</p><p>R1 0,148 0,001 4,600 0,050</p><p>R2 2,680 0,030 0,260 0,002</p><p>C 2,830 0,030 4,990 0,050 1,700 0,020</p><p>Tabela 1: Dados diretos dos experimentos e cálculo das incertezas.</p><p>𝐼 = (170±2)×10−2 𝑚𝐴</p><p>Dados:</p><p>R = Resistência elétrica medida em Ohms (20 kΩ)</p><p>U = Tensão elétrica (DDP) medida em Volts (20V)</p><p>I = Corrente elétrica medida em Ampere (200 mA)</p><p>δ = Incerteza</p><p>R1 = Resistor 1</p><p>R2 = Resistor 2</p><p>C = Circuito</p><p>15</p><p>● Medidas Indiretas (Cálculo da Corrente Elétrica):</p><p>Primeiramente é necessário calcular a resistência equivalente do circuito. A</p><p>resistência equivalente (Req) se trata da soma das resistências R1 e R2 do circuito.</p><p>𝑅𝑒𝑞 = 𝑅1 + 𝑅2 δ𝑅𝑒𝑞 = δ𝑅1² + δ𝑅2²</p><p>𝑅𝑒𝑞 = 0, 148 + 2, 68 δ𝑅𝑒𝑞 = 0, 001² + 0, 03²</p><p>𝑅𝑒𝑞 = 2, 828 𝑘Ω δ𝑅𝑒𝑞 = 0, 03 𝑘Ω</p><p>𝑅𝑒𝑞 = (283±3)×10−2 Ω</p><p>Agora, utilizaremos a 1ª Lei de Ohm para calcular a corrente elétrica do circuito.</p><p>A tensão informada pela fonte foi de 4,9V e sua incerteza é de 0,1V.</p><p>𝐼 = 𝑉</p><p>𝑅 δ𝐼 = 𝐼 ( δ𝑉</p><p>𝑉 )² + ( δ𝑅</p><p>𝑅 )</p><p>1,731𝐼 = 4,9</p><p>2830 δ𝐼 = ( 0,1</p><p>4,9 )² + ( 30</p><p>2830 )²</p><p>1,731 mA 0,03981 mA𝐼 = δ𝐼 =</p><p>𝐼 = (173±4)×10−2 𝑚𝐴</p><p>16</p><p>7. Conclusão</p><p>Portanto, foi possível calcular os resultados requisitados. Nesse sentido, obtemos</p><p>valores satisfatórios, visto que, o valor direto da corrente elétrica coincide com o valor</p><p>indireto obtido pela 1ª Lei de Ohm. O valor direto da corrente elétrica foi de</p><p>e o valor indireto foi de .(170±2)×10−2 𝑚𝐴 (173±4)×10−2 𝑚𝐴</p><p>Comparando estes dados, considerando suas incertezas, é possível observar que</p><p>elas coincidem, assim mostrando que o experimento foi bem-sucedido.</p><p>Consequentemente, pudemos concluir também que o uso dos métodos, tanto do indireto</p><p>quanto do direto, realizados neste relatório, para obtenção da corrente elétrica de um</p><p>circuito, são corretos e funcionais.</p><p>Evidentemente, conseguimos perceber que a disciplina está nos auxiliando a entender e</p><p>reforçar os aprendizados alcançados. Logo, foi possível notar a influência na prática e</p><p>de onde surgem os modelos matemáticos, requisitados na disciplina.</p><p>8. Referências:</p><p>SEARS e ZEMANSKY, YOUNG e FREEDMAN, Física 3 – Eletromagnetismo.</p><p>Tradução de Daniel Vieira. Revisão técnica de Adir Moyses Luiz, 14. ed. 2008.</p><p>HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física 3:</p><p>eletromagnetismo. 6. ed. Rio de janeiro: LTC, 2003.</p><p>BASSALO, J. M. F. Nascimentos da Física (3500 a.C.-1900 a.D.). Belém: EDUFPA,</p><p>1996.</p><p>RAMALHO, F.; FERRARO, N.; SOARES, P. Os fundamentos da física 3.7. ed. São</p><p>Paulo: Moderna, 1999.</p><p>17</p>