resistencia eletrica e lei de ohm

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CAMPUS PRAÇA XI
 CURSO DE ENGENHARIA
Física Experimental III
Resistência Elétrica e Lei de Ohm
Rio de Janeiro, abril de 2016.
	RESUMO
Nesse experimento será demonstrada a relação entre a corrente elétrica e a tensão, quando as mesmas são aplicadas sobre um resistor, e será elaborado um gráfico com a curva característica da relação tensão x corrente, utilizando para tal os conceitos da Lei de Ohm (V=R*I).
O objetivo da experiência acima é medir, através do amperímetro, as respectivas correntes que circulam no circuito com as tensões variando de 0,5V, 1V, 1,5V, 2V e 2,5V e verificar, através da montagem de um gráfico da relação tensão x corrente, se a resistência será do tipo ohmica ou não-ohmica.
INTRODUÇÃO
Os resistores são dispositivos elétricos que se opõem à passagem de corrente elétrica num circuito. Essa oposição acarreta na transformação de parte dessa energia, que é dissipada pelo componente, de elétrica para térmica (o chamado efeito Joule) e gera uma queda de tensão nos seus terminais. 
São encontrados em todos os tipos de aparelhos eletro-eletrônicos como rádios, televisores, celulares, amplificadores, chuveiros elétricos, ferros de passar, cafeteiras, lâmpadas incandescentes, entre outros.
A unidade de medida da resistência elétrica é o Ohm (Ω), sendo muito empregados seus múltiplos: mΩ (mili-ohm), kΩ(kilo-ohm) e MΩ(mega-ohm). 
A figura 1 abaixo mostra algumas simbologias dos resistores, ou seja, como são representados em um circuito.
			Figura 1: Simbologia dos resistores
Os resistores podem ser construídos utilizando-se carvão, silício ou ligas metálicas. Resistores de carvão são muito utilizados em eletrônica, enquanto que os de ligas metálicas são utilizados em resistores de potência, reostatos e em aquecedores. Os resistores de silício são construídos no interior de circuitos integrados.
Resistores de Carvão
São os mais antigos e geralmente mais baratos. Neles, os grãos de carvão são misturados com um material de preenchimento e inseridos em um envoltório tubular. Nos primeiros resistores, o carvão era misturado com borracha vulcanizada, contudo, hoje utiliza-se um preenchimento cerâmico. O valor da resistência é determinado pela quantidade de carvão adicionada à mistura. Possuem uma faixa de tolerância maior (10% a 20%), ou seja, seu valor não pode ser determinado com muita precisão. São mais apropriados para aplicações que envolvem grandes picos de tensão, em relação a outros tipos de resistores.
Resistores de Filme Metálico
São feitos de pequenos bastões de cerâmica revestidos por uma liga metálica ou de óxido metálico. O valor da resistência é controlado primeiramente pela espessura do revestimento (quanto mais espesso menor a resistência). Além disso, uma fina espiral pode ser cortada ao longo do bastão, por meio de um laser, criando uma longa tira, a qual formará efetivamente o resistor. Devido a este processo de fabricação, podem ser obtidos resistores com valores bem mais precisos (cerca de 1% de tolerância). Também existem os resistores de filme de carvão, similares aos de filme metálico, porém, mais baratos e menos precisos (5% de tolerância). Estes últimos são, sem dúvida, os mais utilizados em circuitos eletrônicos.
Resistores de Fio
Tais resistores variam bastante em construção e aparência física. Seu elemento resistivo é geralmente feito de longos fios, principalmente de uma liga metálica chamada Nicromo (niquel + cromo), os quais são enrolados ao longo de um bastão cerâmico ou de fibra de vidro e revestidos por um cimento resistente ao calor. São fabricados para potências mais elevadas e resistências de menor valor.
Os resistores de carvão e de filme possuem faixas coloridas desenhadas paralelamente ao eixo do componente. Tais faixas são conhecidas como código de cores e expressam o valor da resistência do componente e a sua tolerância.
Resistores padrão, encontrados em 99% dos circuitos eletrônicos, possuem 4 faixas de cor. As duas faixas da esquerda correspondem aos dois algarismos do valor da resistência. A terceira faixa exerce a função de um fator multiplicativo que é aplicado aos dois algarismos anteriores. A quarta faixa expressa a tolerância do componente, isto é, o quanto o valor real pode diferir do valor teórico expresso pelo fabricante no código de cores.
A figura 2 mostra o código de cores usado para identificação das especificações dos resistores.
	
Figura 2: Código de cores utilizado para identificação das especificações dos resistores
Os resistores descritos até agora possuem valores fixos de resistência. Entretanto, existem também os resistores cuja resistência pode ser variada dentro de uma faixa determinada, os quais são chamados de potenciômetros e reostatos.
Um potenciômetro é um resistor ajustável para pequenas potências, enquanto que um reostato é utilizado em aplicações de potência elevada.
A figura 3 a seguir ilustra um potenciômetro (à esquerda) e um reostato (à direita). Vale ressaltar que os componentes não estão em escala, pois o reostato é bem maior do que o potenciômetro.
Figura 3: O potenciômetro e o Reostato
Potenciômetros são bastante empregados em eletrônica para efetuar regulagens ajustes diversos: volume, equalização, balanço, brilho, sintonia etc. Um potenciômetro geralmente é utilizado em situações onde ajustes serão frequentes, como nos exemplos citados. 
Em outros casos, onde o valor da resistência é alterado raramente, utilizam-se os chamados trimpots, que são componentes mais simples, menores e mais baratos. Alguns, contudo, são multi-voltas, apresentando maior sensibilidade e precisão do que os potenciômetros, sendo empregados em circuitos específicos. Os reostatos possuem uso mais restrito, sendo empregados em circuitos de maior potência, geralmente de corrente alternada. Como dissipam grande quantidade de energia na forma de calor, gerando perdas muitas vezes consideráveis, estão sendo substituídos por circuitos de chaveamento, onde uma ação controlada de "liga e desliga" exerce a mesma função de limitação de corrente ou queda de tensão com rendimento muito maior.
Atualmente se fazem uso das resistências de montagem em superfície (SMD) e são o componente eletrônico mais utilizado. Todos os dias milhões de resistências são usadas na produção de equipamentos eletrônicos, desde smarthphones a televisores passando por qualquer dispositivo que tenha componentes, mesmo de baixa tecnologia.
Os resistores SMD são, normalmente, retangulares. Nas extremidades em vez de um pino, como os resistores convencionais, têm áreas metalizadas que permite fazer contato com a placa de circuito impresso através da solda.
O resistor em si, consiste de um substrato de cerâmica que foi depositada numa película de óxido de metálico. A espessura e o comprimento do filme determinam o valor da resistência. Como são fabricadas utilizando óxido metálico, são bastante estáveis e têm geralmente uma boa tolerância. Tipicamente, o substrato cerâmico é constituído por um elemento de cerâmica, que lhes dá um isolante muito estável, com base no qual o elemento de óxido metálico resistivo é ligado. 
Resistores não Ôhmicos
Observa-se em uma grande família de condutores que alterando-se a ddp (V) nas extremidades destes materiais, altera-se a intensidade da corrente elétrica (I); no entanto as duas grandezas não variam proporcionalmente, isto é, o gráfico de V versus I não é uma reta e, portanto, ele não obedece à Lei de Ohm. Estes resistores são denominados de resistores não ôhmicos. Em geral, nos cursos básicos de Física, trata-se apenas dos resistores ôhmicos.
A figura 4 mostra, no gráfico, a curva feita por um resistor não Ôhmico. Uma curva não linear, que não obedece à Lei de Ohm.
Figura 4: Resistores não ôhmicos
Lei de Ohm
George Simon Ohm foi um físico alemão que viveu entre os anos de 1789 e 1854 e verificou experimentalmente que “a intensidade de corrente que circula por um condutor (sob temperatura constante) é, a cada instante, proporcionalà diferença de potencial aplicada às extremidades do mesmo.”
Simon realizou inúmeras experiências com diversos tipos de condutores, aplicando sobre eles várias intensidades de voltagens. Contudo, percebeu que nos metais, principalmente, a relação entre a corrente elétrica e a diferença de potencial se mantinha sempre constante. Dessa forma, elaborou uma relação matemática que diz que a voltagem aplicada nos terminais de um condutor é proporcional à corrente elétrica que o percorre, matematicamente fica escrita do seguinte modo:
Onde R = resistência elétrica, medida em ohm (Ω); V = tensão, medida em volt (V); I = corrente elétrica, medida em ampère (A).
METODOLOGIA
Uma fonte de alimentação CC de tensão variável;
Um painel para associação de resistores EQ027;
Uma chave liga-desliga;
Um multímetro com função de amperímetro, usado na escala 200mA);
Quatro conexões de fio 50 com pinos banana;
RESULTADOS
Inicialmente montou-se o experimento, conforme Figura 5, e ligou-se a fonte de alimentação regulando a tensão para o valor de 0,0 V. Ajustou-se o multímetro na função miliamperímetro na escala de 200 mA.
Em seguida, ajustou-se o valor da tensão na fonte para 0,5V; 1V; 1,5V; 2V e 2,5V consecutivamente medindo os valores de corrente, conforme a variação de tensão, construiu-se a Tabela 1. 
Figura 5: Imagens do experimento
	Tabela 1: tensões aplicadas, correntes medidas e resistências calculadas
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Respostas às questões propostas no roteiro trabalhado em aula:
O tipo de associação elétrica é em série
Ao ligar a chave auxiliar observamos um valor de medição no amperímetro
Ao desligar a chave , o amperímetro retorna ao valor zero
Trocando a posição das ponteiras conectadas ao amperímetro a medida fica negativa pois a polaridade esta invertida
Ao ligar um amperímetro que não seja especial ( que não tenha esta proteção ) o mesmo irá queimar 
A figura Geométrica obtida no gráfico é uma Reta pois o gráfico é de uma função Linear
A ddp ( tensão ) é proporcional a corrente elétrica , isto é , ao elevarmos a tensão , a corrente também irá aumentar
A inclinação da curva tensão (V) versus corrente (I) está associada ao parâmetro R= ∆V/ ∆I, onde, V = RxI. Sendo R o coeficiente angular da equação descrita
Resistor ôhmico tem esse nome por respeitar a primeira Lei de Ohm, onde a tensão é proporcional à intensidade da corrente elétrica (R=V/I)
Montou-se então um gráfico, Figura 6, com os dados obtidos e expressos na Tabela 1, onde o eixo y comporta os valores de tensão elétrica, em V, e o eixo x, os valores de corrente elétrica, em mA. O resultado dessa relação é a resistência, em Ω.
Figura 6: Relação V/I=R
CONCLUSÃO
Nesse experimento foi constatada a relação entre a corrente elétrica e a tensão, quando as mesmas são aplicadas sobre um resistor. 
Foi construído um gráfico com a curva característica da relação tensão x corrente, utilizando os conceitos da Lei de Ohm (R=V/I), por onde pode-se inclusive inferir os próximos valores a serem medidos.
A razão entre a ddp nos extremos pela intensidade de corrente elétrica que circula no condutor, representada pela letra R, é a resistência elétrica oferecida pelo condutor. Este é o significado físico da declividade do gráfico V x I, resistência.
É possível notar que apesar do aumento da tensão elétrica aplicada e da intensidade da corrente elétrica circulante, a resistência elétrica é constante, com uma pequena variação, porém dentro da tolerância de 10%. 
Desta forma, de acordo com figura geométrica obtida, uma reta linear e uniforme, pode-se afirmar que a resistência utilizada é do tipo ôhmica.