Prática 7 - Lei de Ohm

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
 
 
 
Física Experimental 
Turma NA 
 
 
 
Prática 7: A lei de Ohm - curvas características de 
componentes elétricos 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profa. Dra. Thereza Cury Fortunato 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Aluno: Diego Henrique R. Penha RA:. 740885 
 Aluna: Gabriela Peres Bianchin. RA:. 791551 
 Aluno: Renan Rodrigues F. Damin. RA:760487 
 
 
 
 
 
 
23 de Agosto de 2024 
São Carlos - SP 
 
Resumo: este relatório descreve o experimento realizado para obter e analisar as curvas 
características de componentes elétricos, especificamente resistores comerciais, lâmpadas e 
diodos, com o objetivo de verificar a conformidade com a Lei de Ohm e o comportamento 
ôhmico desses componentes. 
 
1. Objetivos 
Nesse experimento, será possível analisar o comportamento resistivo de diferentes 
componentes elétricos, incluindo resistores, lâmpadas e diodos. Para isso, serão 
realizadas medições da corrente elétrica em função de vários valores de tensão 
aplicados a cada componente. Com base nas medições obtidas, serão elaborados 
gráficos de corrente (𝐼) versus tensão (𝑉) para cada tipo de componente, permitindo a 
análise de suas características resistivas e comparativas.. 
 
2. Fundamentação teórica 
Lei de Ohm A Lei de Ohm é um princípio fundamental da eletricidade que descreve 
a relação entre a tensão (𝑉), a corrente (𝐼) e a resistência (𝑅 ) de um resistor. A lei 
pode ser expressa pela fórmula: 
 
𝑉 = 𝐼 ⋅ 𝑅 
 
onde: 
● 𝑉 é a diferença de potencial (tensão) aplicada ao resistor, 
● 𝐼 é a corrente que percorre o resistor, 
● 𝑅 é a resistência do resistor. 
 
Um resistor é considerado ôhmico se sua resistência R é constante, 
independentemente da tensão aplicada e da polaridade. Em outras palavras, a 
resistência não muda com a variação de V ou a direção da corrente. Para tais 
componentes, a curva característica de corrente versus tensão (I x V) é uma linha reta. 
 
2.1 Resistores ôhmicos e não ôhmicos 
 
Os resistores são componentes eletrônicos projetados para limitar o fluxo de corrente 
em um circuito. Resistores ôhmicos são aqueles que obedecem à Lei de Ohm, ou seja, 
sua resistência é constante para todas as tensões aplicadas. A resistência de um resistor 
ôhmico pode ser calculada a partir da inclinação da curva I-V obtida 
experimentalmente, e sua conformidade com a Lei de Ohm pode ser verificada por 
meio da análise dos dados coletados. 
Os componentes que não seguem a Lei de Ohm são classificados como não-ôhmicos. 
E para esses componentes, a relação entre a tensão e a corrente não é linear. Essa 
não-linearidade pode ser atribuída a várias causas, incluindo: 
 
● Temperatura: A resistividade de materiais pode variar com a temperatura. Por 
exemplo, a resistência de uma lâmpada aumenta à medida que a corrente e, portanto, a 
temperatura aumentam. 
● Tensão Mecânica: Alterações na tensão mecânica aplicada ao componente 
podem modificar sua resistividade. 
● Pressão: A pressão atmosférica ou pressão aplicada sobre um material pode 
afetar sua resistividade. 
● Luminosidade: Para certos dispositivos, como fotocélulas, a resistência pode 
mudar com a intensidade da luz. 
● Campo Magnético: A presença de um campo magnético pode influenciar a 
resistência de materiais magnéticos ou semicondutores. 
O comportamento não-ôhmico é evidenciado pela forma da curva característica I-V, que 
apresenta uma disposição não linear dos pontos em um gráfico. A análise do comportamento 
ôhmico ou não-ôhmico é realizada através da construção e interpretação da curva 
característica I-V. Esta curva é obtida plotando-se a corrente (I) em função da tensão (V) 
aplicada ao componente. A forma da curva fornece informações sobre se o componente é 
ôhmico ou não-ôhmico, permitindo uma compreensão detalhada de seu comportamento 
elétrico. 
 
3. Materiais utilizados 
● Multímetros (2000N e VC88C) 
● Fonte ICEL (Hikari HF 3003S) 
● Protoboard 
● Resistores 
● Cabos conectores 
 
4. Procedimento experimental 
1) Os resistores R1 (com valor menor que 5kΩ) e R2 (com valor maior que 100kΩ) 
foram identificados. Os valores e suas incertezas foram medidos e anotados 
utilizando um ohmímetro. 
2) O resistor R1 foi conectado ao circuito conforme o esquema. A tensão da fonte foi 
variada de -5V a 5V em passos iguais, e foram realizadas medições da tensão V e da 
corrente I para pelo menos 10 pontos de dados. 
 
 
3) Após isso, R1 foi substituído por R2, e a coleta de dados foi repetida usando a escala 
de 200 μA para maior precisão. 
4) Com a tensão da fonte ajustada para 5V, a corrente foi medida com e sem a conexão 
do voltímetro, para avaliar a influência dessa conexão no cálculo de R2. 
5) O resistor RP foi removido e a lâmpada foi conectada ao circuito. A tensão máxima 
da fonte foi ajustada para 6V para evitar danos à lâmpada. 
6) A tensão da fonte foi variada de -5V a 5V em passos iguais. A tensão V e a corrente 
I foram medidas para pelo menos 10 pontos de dados. As incertezas foram anotadas 
para as tensões de -1V, -3V, -5V, 1V, 3V e 5V. 
7) O resistor RP foi inserido no circuito e o diodo foi conectado. A tensão da fonte foi 
ajustada para 0,5V e a corrente foi verificada. 
8) A corrente do diodo foi medida para tensões variando de 0,1V a 0,8V na polarização 
direta. 
9) A polarização foi invertida e a corrente foi medida para tensões de -1V a -5V. 
5. Análise dos Resultados 
Tabela 1. Dados coletados no procedimento experimental, dos resistores e da lâmpada. 
R1 R2 Lâmpada 
U(V) i(μA) U(V) i(μA) U(V) i(μA) 
3,42 1080 4,75 5,3 1,69 64800 
3,9 1320 3,82 4,4 2,35 73900 
1,9 590 2,9 3,2 3,17 88800 
1,65 496 2,05 2,3 4,08 99600 
0,84 260 1,54 1,7 4,8 113100 
-0,78 -244 0,74 0,7 -1,76 -64700 
-1,04 -346 -0,75 -0,8 -2,32 -75400 
 
-2,67 -820 -1,1 -1,2 -3,22 -88800 
-4,47 -1380 -3,09 -3,4 -4,17 -103200 
-4,76 -1460 -3,97 -4,4 -4,82 -121100 
 
Tabela 2. Dados coletados no procedimento experimental, do diodo em polarização direta e 
reversa. 
Diodo 
(Polarização Direta) 
Diodo 
(Polarização Reversa) 
U(V) i(μA) U(V) i(μA) 
0,1 0 -0.5 0 
0,2 0,1 -0,6 0 
0,3 0,7 -0,7 0 
0,4 1,3 -0,8 0 
0,5 122,6 -1 -0,1 
0,6 1610 -2 -0,2 
0,7 9100 -3 -0,3 
0,8 131600 -4 -0,4 
 -5 -0,5 
 
A partir dos dados das Tabela 1 e Tabela 2, foram construídos gráficos de I vs V para os 
resistores, I vs V para a lâmpada, e I vs V para o diodo. 
Figura 1. Gráfico de Corrente (I) versus Tensão (V) do resistor 1, cuja resistência, pelo 
código de cores, é 3,2 k𝛺 ± 0,03 k𝛺. 
 
 
Figura 2. Gráfico de Corrente (I) versus Tensão (V) do resistor 2, cuja resistência, pelo 
código de cores, é 0,91 M𝛺 ± 0,038 M𝛺. 
 
Os gráficos obtidos para R1 e R2 e para a Lâmpada apresentam uma reta, o que confirma 
que a relação entre a corrente e a tensão é linear. Isso está de acordo com a Lei de Ohm, que 
nos diz que, para um resistor ideal, a corrente é diretamente proporcional à tensão aplicada. 
Além disso, a inclinação da reta no gráfico representa a resistência do resistor. 
Figura 3. Gráfico de Corrente (I) versus Tensão (V) da lâmpada. 
 
Figura 4. Gráfico de Corrente (I) versus Tensão (V) do diodo. 
 
 
A curva característica obtida do diodo determina que o mesmo não pode ser considerado 
ôhmico. 
Figura 5. Pontos obtidos com os dados do diodo na polarização reversa. 
 
A resistência dos resistores foi calculada utilizando o Método dos Mínimos Quadrados 
(MMQ), e os valores obtidos foram comparados com aqueles medidos diretamente. 
Tabela 3. Valores de “a” obtidos, de cada resistor utilizado, com os dados coletados e 
explicitados na Tabela 1. 
R1 R2 
a 0,00317 ± 0,0000592 a 0,89663 ± 0,0066154 
O valor de “a” corresponde a resistência do resistor, portanto R1 = 0,00317 M𝛺 ± 0,0000592 
e R2 = 0,89663 M𝛺 ± 0,0066154 M𝛺. Sendo assim, os valores obtidosexperimentalmente e 
com o ohmímetro são similares e não apresentam incompatibilidade. 
 
Tabela 4. Valores da resistência da lâmpada determinados em diferentes tensões. 
Lâmpada 
U(V) i(μA) Resistência (MΩ) 
1,69 64800 0,000026080 
2,35 73900 0,000031800 
3,17 88800 0,000035698 
4,08 99600 0,000040964 
4,8 113100 0,000042440 
-1,76 -64700 0,000027202 
-2,32 -75400 0,000030769 
-3,22 -88800 0,000036261 
-4,17 -103200 0,000040407 
-4,82 -121100 0,000039802 
A resistência da lâmpada foi determinada em diferentes tensões, verificando que a mesma 
não se comporta como um componente ôhmico, já que sua resistência varia 
significativamente de acordo com a tensão aplicada. 
6. Conclusão 
Com a análise das curvas características de componentes elétricos, incluindo resistores, 
lâmpadas e diodos, obtivemos uma visão detalhada sobre o comportamento ôhmico desses 
componentes e sua conformidade com a Lei de Ohm. Os resultados demonstraram que os 
resistores R1 e R2 exibiram uma relação linear entre a corrente e a tensão, conforme 
evidenciado pelas linhas retas obtidas nos gráficos de corrente versus tensão (I-V). Por outro 
lado, a lâmpada apresentou uma curva característica não linear, indicando que não segue o 
comportamento ôhmico. A análise revelou que a resistência da lâmpada varia 
significativamente com a tensão aplicada, refletindo a influência da temperatura na 
resistência do componente. Esse comportamento não-ôhmico é esperado, uma vez que a 
resistência das lâmpadas aumenta com a corrente e a temperatura. Por fim, o diodo mostrou 
um comportamento não linear em ambos os casos de polarização. Na polarização direta, a 
corrente aumenta rapidamente com a tensão, enquanto na polarização reversa, a corrente foi 
quase nula até que a tensão atingisse um certo nível. Esses resultados indicam que o diodo 
não é um componente ôhmico, o que é típico para diodos em circuitos eletrônicos. 
 
Referências bibliográficas 
Apostila do Laboratório de Física Experimental B, Livro de Práticas, UFSCar, 2024. 
 
Professor Elétrico. Código de cores de resistores. Professoreletrico.com. Disponível em: 
https://professoreletrico.com/cursos/circuitos/codigo-de-cores-de-resistores/. Acesso em: 23 ago. 
2024. 
 
https://professoreletrico.com/cursos/circuitos/codigo-de-cores-de-resistores/
https://professoreletrico.com/cursos/circuitos/codigo-de-cores-de-resistores/
 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física: 
Eletromagnetismo. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001. v. 3. 
 
 
	5. Análise dos Resultados