FÍSICA EXPERIEMENTAL II MEDIDA DE RESISTÊNCIA

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG 
 CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CCT 
 UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA QUÍMICA – UAEQ 
 
 
 
 
FÍSICA EXPERIEMENTAL II: MEDIDA DE RESISTÊNCIA 
 
 
Aluno: José Eduardo Coutinho De Mello 
Professor(a): Pedro Luiz Do Nascimento 
Turma: 0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAMPINA GRANDE – PB 
2023 
1. INTRODUÇÃO 
 
A resistência é a quantificação da oposição que um material apresenta 
à passagem de uma corrente elétrica. Um resistor é um componente elétrico 
amplamente empregado como parte integrante de um circuito, especialmente 
em circuitos elétricos e eletrônicos. A unidade padrão para medir a resistência 
no Sistema Internacional é denominada Ohm, e seu valor é calculado como a 
razão entre Volts e Ampères. 
 
Um resistor possui diversas aplicações, incluindo a transformação da 
energia elétrica em energia térmica, realizada pela dissipação de calor, de 
acordo com a Lei de Joule. Além disso, ele também desempenha a função de 
regular a voltagem em qualquer ponto do circuito, agindo como uma barreira à 
passagem da corrente elétrica e, assim, restringindo o fluxo das cargas 
elétricas. 
 
1.1 Primeira Lei de Ohn 
 
A lei de Ohm nos fornece uma importante relação entre resistor, corrente 
elétrica e voltagem nos terminais do resistor. Ela nos diz que a corrente elétrica, 
simbolizada por I, é diretamente proporcional à diferença de voltagem nos 
terminais do condutor, representada por V. 
 
 
𝑅 =
𝑉
𝐼
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.2 Segunda Lei de Ohn 
 
A segunda lei de Ohm aborda as propriedades dos resistores e é uma 
lei empírica que demonstra que a resistência elétrica de um condutor está 
relacionada diretamente ao seu comprimento (L) e inversamente à sua área 
(A). Em outras palavras, quando um resistor é maior, o caminho percorrido pela 
corrente elétrica através do material resistivo também aumenta, resultando em 
uma maior queda de potencial. Da mesma forma, se a área do resistor é maior, 
as cargas elétricas enfrentam uma resistência maior ao se deslocarem. 
 
𝑅 = 𝜌
𝐿
𝐴
 
 
 1.3 Associação de resistores 
 
A associação de resistores é uma prática frequente em diversos 
sistemas, quando buscamos atingir um nível de resistência que não pode ser 
alcançado apenas com um único resistor. Em qualquer disposição de 
resistores, é possível representá-la por meio de um Resistor Equivalente, que 
simboliza a resistência total resultante da associação dos resistores. 
 
1.4 Associação em serie 
 
Em uma configuração de resistores conectados em série, o valor do 
resistor equivalente corresponde à soma das resistências de todos os 
resistores que fazem parte dessa associação. A resistência equivalente de uma 
disposição em série será sempre maior do que a resistência do resistor que 
apresenta a maior resistência individual na associação. Isso ocorre porque, na 
conexão em série, a corrente elétrica deve atravessar cada resistor, e a 
resistência total é aumentada devido a essa sequência de resistores. 
 
 A tensão entre os terminais da associação é a soma das tensões em 
cada resistor. 
 A intensidade da corrente elétrica (I) é a mesma em todos os resistores 
de uma associação em série. 
 A fórmula utilizada para determinar a tensão em um ponto específico de 
um circuito é expressa como V = R x i. Portanto, podemos chegar à 
equação final da seguinte maneira: 𝑅𝑒𝑞 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + 𝑅4 + ⋯+ 𝑅𝑛 
 
1.5 Associação em paralelo 
 
Em uma configuração de resistores conectados em paralelo, a tensão 
em todos os resistores é a mesma, e a soma das correntes que passam por 
eles é igual à resistência do resistor equivalente (enquanto em resistores em 
série, a soma era das tensões (V), agora é das correntes (i)). A resistência 
equivalente em uma disposição em paralelo será sempre menor do que a 
resistência do resistor individual de menor resistência na associação. Isso 
acontece porque, na conexão em paralelo, a tensão é constante em todos os 
resistores, permitindo que a corrente circule mais facilmente e, portanto, a 
resistência total é reduzida. 
 
1.6 Associação mista 
 
Em um circuito, é possível encontrar tanto resistores conectados em 
série quanto em paralelo. Para determinar a resistência total do circuito, o 
primeiro passo é calcular a resistência equivalente dos resistores em paralelo. 
Com esse valor em mãos, ele é tratado como se fosse um resistor adicional 
conectado em série. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 1.7 Código de cores 
 
Devido ao tamanho muito pequeno dos resistores, não é prático imprimir 
diretamente os valores das suas resistências sobre eles. Portanto, uma 
alternativa adotada é o uso de um código de cores, que envolve faixas coloridas 
identificadas como A, B, C e D (que representa a tolerância) localizadas no 
corpo do resistor. As três primeiras faixas têm a função de indicar o valor 
nominal da resistência, enquanto a última faixa representa a porcentagem pela 
qual a resistência pode variar em relação ao seu valor nominal, conforme 
expresso na seguinte equação: 
 
𝑅 = 𝐴𝑏 ∙ 10𝑒 ± 𝐷 
 
 
 
 
 
 
 
1.8 Ponte de Wheatstone 
 
É um circuito elétrico utilizado para medir uma resistência desconhecida, 
normalmente com valor próximo às outras resistências do circuito. Pode ser 
utilizado também para se medir duas resistências que variam de maneira 
espelhada, enquanto uma aumenta seu valor, a outra diminui o seu valor de 
forma proporcional. 
 
 
 
Nessa configuração, para encontrar o valor da resistência desconhecida, 
𝑅𝑋, é necessário ajustar a resistência variável, RV, de forma que não haja fluxo 
de corrente elétrica pelo galvanômetro. Isso ocorre quando os pontos C e D 
têm o mesmo potencial elétrico. Em outras palavras, quando os produtos 
cruzados das resistências na ponte de Wheatstone são equivalentes, o 
galvanômetro não registra qualquer corrente elétrica na parte CD do circuito. 
Nesse estado, dizemos que a ponte está em equilíbrio. 
 
 Para calcular o valor da resistência desconhecida, podemos utilizar a 
seguinte relação: 
 
𝑅𝑥 = 𝑅4
𝑅1
𝑅2
 
 
 
 
 
 
2. OBJETIVO 
 
Após a conclusão do experimento, esperamos adquirir habilidades 
precisas para medir resistência e operar um multímetro analógico, além de 
entender como utilizá-lo de maneira adequada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. MATERIAL UTILIZADO 
 
 Multímetro Analógico; 
 Multímetro Digital; 
 Resistores, cabos para ligação; 
 Fonte de tensão regulável; 
 Potenciômetro; Microamperímetro (50 µA); 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
4.1 Código de cores 
 
Primeiramente, foram selecionados quatro resistores com os seguintes 
valores: R1 = 560 Ω, R2 = 820 Ω, R3 = 1,8k Ω e R4 = 2,2k Ω. Foi realizado o 
cálculo teórico dos códigos de cores correspondentes a esses resistores, e 
esses valores foram registrados na Tabela-I. Em seguida, utilizando um 
multímetro configurado como um ohmímetro, as resistências reais foram 
medidas. 
 
Com base nesses resultados, foi calculado o desvio relativo entre as 
medidas teóricas (calculadas a partir dos códigos de cores) e as medidas 
experimentais (obtidas por meio do multímetro). A partir desses valores, foi 
solicitado o cálculo das resistências equivalentes quando os resistores estão 
conectados em série, em paralelo e em uma combinação mista. 
 
4.2 Ponte de Wheatstone 
 
Inicialmente, com o conhecimento do valor de R4, que é um resistor 
conhecido e tem o valor de 820 Ω, procedemos à medição e ao registro dos 
valores dos resistores desconhecidos, denominados Rx1, Rx2, Rx3 e Rx4, 
utilizando os valores teóricos obtidos por meio do código de cores. 
 
Em seguida, com o circuito fechado, deslocamos o fio de contatomóvel 
ao longo do fio de resistência e registramos os valores de L1 e L2, observando 
o ponto em que a ponte de resistência ficava equilibrada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TABELA – I 
 
 
𝑅𝑋 𝑅1 𝑅2 𝑅3 𝑅4 (R1+R2) (R3+R4) (R1+R2)//(R3+R4) (R1//R2) 
Código 
cor 
560±28 820±41 1,8±20 2,200±110 1380±69 4000±200 1026±51 332±16,6 
Valor 
Multim. 
550±25 820±25 2000±250 2400±250 1500±50 4400±500 1100±55 300±15 
Desv. 
Relativo 
0,005 0,005 0,005 0,005 0,003 0,11 0,17 0,24 
Desv. 
Percent 
5% 5% 5% 5% 3% 11% 17% 2,4% 
TABELA – II 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
𝑅𝑋 𝑅1 𝑅2 𝑅3 𝑅4 (R1+R2) (R3+R4) (R1+R2)// 
(R3+R4) 
(R1//R2) 
Código 
cor 
560±5% 820±5% 1,8±5% 2,2 ±5% 1380±10% 4000±10% 1,025±5% 332,7±5% 
Valor 
Multim. 
550±2,5% 850±2,5% 2000±2,5% 2400±2,5 1500±5% 4400±5% 1100±5% 300±5% 
Desv. 
Relativo 
0,005 0,005 0,005 0,005 0,003 0,11 0,175 0,24 
Desv. 
Percent 
5% 5% 5% 5% 3% 11% 17,5% 2,4% 
5. CONCLUSÃO 
 
Ao examinarmos os dados resultantes do experimento com os códigos de 
cores, é evidente que ocorreram desvios significativos. Isso indica que há uma margem 
de segurança substancial, o que sugere que os resultados são confiáveis. Esses erros 
podem ser atribuídos à imprecisão do próprio multímetro, à possibilidade de leituras 
incorretas e às variações na precisão dos resistores utilizados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Halliday, David; Resnick, Robert; Walker Jearl; trad. de Biasi, Ronaldo Sérgio. 
Fundamentos de Física. vol.4. Rio de Janeiro: LTC, 2003. 
Apostila de física experimental II