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1 A RESISTÊNCIA ELÉTRICA, RESISTÊNCIA ÔHMICA E NÃO ÔHMICA, LEI DE OHM Bruna P. dos Santos, Josiane F. Muniz, Lucas M. Dias, Nayara A. Pedro Faculdade Estácio de Sá de Vitória – FESV Turma n° 3058 – Sexta-feira – Noite – 1° e 2° Horário – Física Teórica Experimental III Resumo: Será apresentado o experimento de resistência elétrica, resistência ôhmica e não ôhmica, lei de Ohm, identificando experimentalmente um resistor não ôhmico, e as associações das resistências elétricas. Afim de, determinar a relação entre a diferença de potencial aplicada aos extremos de um resistor e a intensidade de corrente que circula pelo mesmo, identificar um resistor ôhmico, e diferenciar as condições de associação ao circuito. Palavras-chave: Resistência elétrica; Resistor; Lei de Ohm; Lei das malhas; Lei dos nós. 1. INTRODUÇÃO Resistência elétrica é a medida de dificuldade de propagação da corrente elétrica em um determinado condutor. E cada material possui uma resistividade elétrica, que é o quanto ele dificulta a passagem de corrente. Os resistores são os dispositivos eletrônicos cuja função é de converter energia elétrica em energia térmica. As Leis de Ohm foram formuladas pelo físico Georg Simon Ohm, através da análise de um experimento realizado por ele. A primeira Lei de Ohm afirma que a Tensão (V) e a Corrente elétrica (I) se relacionam em uma razão constante, que é a resistência elétrica (R). 𝑅 = 𝑉 𝐼 (Eq. 1) A Segunda Lei de Ohm afirma que, a resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional ao seu comprimento, e inversamente proporcional à sua área de seção transversal. 𝑅 = 𝜌 × 𝐿 𝐴 (Eq. 2) Onde: 𝜌 é a resistividade específica do material; 𝐿 é o comprimento do condutor; 𝐴 é a área de seção transversal do condutor. Os resistores que obedecem a Lei de Ohm são chamados resistores ôhmicos. Como sua relação é uma função de primeiro grau, o aspecto do seu gráfico é uma reta. Na qual o ângulo de inclinação será a resistência do resistor ôhmico. Os resistores não ôhmicos não obedecem a Lei de Ohm. Quando se altera a tensão nas extremidades dos materiais também se altera a intensidade da corrente elétrica, mas elas não variam proporcionalmente. Logo, seu gráfico não é linear e a resistência varia em cada ponto. As leis de Kirchhoff são leis que auxiliam na análise dos circuitos. A primeira Lei de Kirchhoff ou Lei dos nós, afirma que: “A soma algébrica das correntes em um nó é sempre igual a zero”. 2 ∑ 𝐼𝑖 = 0 𝑛 𝑖=1 (Eq. 3) Um nó é um ponto do circuito onde três elementos ou mais são conectados, e por convenção, as correntes de entrada são consideradas positivas e as de saída como negativa. Pode-se assim compreender que, a somatória das correntes de entrada é sempre igual a somatória das correntes de saída, em um determinado nó. A Segunda Lei de Kirchhoff ou Lei das malhas, trata-se das tensões. Chamamos de malha um trecho de circuito que forma um percurso eletricamente fechado. E esta lei define que, “A soma algébrica das tensões ao longo de uma malha elétrica é igual a zero”. ∑ 𝑉𝑖 𝑛 𝑖=1 = 0 (Eq. 4) 2. DESCRIÇÃO DOS EXPERIMENTOS Realizou-se três experimentos, com o intuito de analisar a relação entre a diferença de potencial e a intensidade da corrente, aplicadas a um resistor; e os resistores equivalentes nas diversas associações. Experimento 1 – Foram utilizados para este experimento os seguintes materiais: 1 painel para associações de resistores EQ027, 1 fonte de alimentação CC regulável, 4 conexões de fio de 50cm com pinos banana, 1 amperímetro e 1 chave liga-desliga. 1° Etapa: Montou-se o circuito em série com a chave liga-desliga, o resistor e o amperímetro; 2° Etapa: Manteve-se a chave auxiliar desligada e observou-se a polaridade do amperímetro; 3° Etapa: Ligou-se a fonte de alimentação, regulou-se a fonte para 0 VCC e ligou-se a chave auxiliar, observando os valores no amperímetro; 4° Etapa: Trocou-se de posição os pinos conectados ao amperímetro e ligou-se novamente a chave auxiliar; 5º Etapa: Regulou-se a fonte para 0,5 VCC; 6º Etapa: Elevou-se a tensão da fonte de 0,5 Volt em 0,5 Volt, entre 1 e 3 VCC, medindo, para cada caso, o valor da intensidade da corrente. Experimento 2 – Foram utilizados para este experimento os seguintes materiais: 1 painel acrílico para associação de resistores EQ027, 4 conexões de fios com pinos banana, 1 fonte CC regulável de 0 a 6 VCC, 1 chave multiuso EQ034, 1 amperímetro com fundo de escala para 20 ACC. 1° Etapa: Montou-se o circuito mantendo a chave auxiliar desligada. Utilizando a escala de 20 ACC; 2° Etapa: Manteve-se a chave auxiliar desligada e ligou-se a fonte, regulando-a para 0 Volt; 3° Etapa: Ligou-se a chave auxiliar e elevou-se a tensão de 0,5 Volt em 0,5 Volt. 3 Experimento 3 – Foram utilizados para este experimento os seguintes materiais: 1 painel para associação de resistores EQ027, 3 conexões de fio de cobre e 1 multímetro regulado para ohmímetro. 1° Etapa: Montou-se diversas associações e anotou-se os valores medidos; 2° Etapa: Em um circuito de malha aplicou-se uma tensão de 20 Volt entre os pontos determinados e mediu-se a diferença de potencial (ddp); 3° Etapa: Ao mesmo circuito aplicou-se uma tensão de 20 Volt e mediu-se a corrente elétrica. 3. RESULTADOS OBTIDOS Experimento 1 – Ao realizar o experimento 1, com a associação em série, conseguimos realizar a medição, a corrente se passava em valor positivo. Após fazer a troca de posição dos pinos conectados ao amperímetro, o valor dava negativo. Obs.: Em um amperímetro analógico não haveria como realizar esta medição, somente no digital. Após a medição da intensidade da corrente e do cálculo da resistência, traçamos o gráfico. Tensão aplicada entre os pontos 1 e 5 em Volt (V) Intensidade da corrente em ampère (A) R = V / i 0,50 0,0043 116,28 1,00 0,0087 114,94 1,50 0,0145 103,45 2,00 0,0186 107,53 2,50 0,0229 109,17 3,00 0,028 107,14 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 Te n sã o ( V ) Corrente (A) Gráfico V versus I 4 O gráfico possui tendência linear, de uma reta. E a inclinação desta reta indica se a resistência aumenta ou diminui. Sendo isto característica de um resistor ôhmico. Experimento 2 – Executamos este experimento e traçamos o gráfico com os resultados obtidos. Tensão entre os pontos 1 e 5 em Volt Intensidade da corrente "i" em ampère R = V / i 0,00 0,00000 0,00 0,50 0,00010 5000,00 1,00 0,00014 7142,86 1,50 0,00017 8823,53 2,00 0,00020 10000,00 2,50 0,00023 10869,57 3,00 0,00025 12000,00 3,50 0,00027 12962,96 Notamos que este gráfico não possui uma tendência linear, ele varia de acordo com o ponto, logo ele é um resistor não ôhmico. Experimento 3 – Ao realizarmos o experimento em um circuito de malhas, todos os pontos deram a mesma tensão. Ao realizarmos o experimento em nó, a soma das correntes de entrada e de saída eram aproximadamente as mesmas, tendo em vista que há perdas no fio, influenciando na resistência. 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 0,00000 0,00005 0,00010 0,00015 0,00020 0,00025 0,00030 Te n sã o ( V ) Corrente (A) Gráfico V versus I 5 4. CONCLUSÃO Após a realização dos experimentos descritos, concluímos que a resistência é a razão entre a tensãoe a corrente, e que a resistividade depende do material do condutor. E que nem todos os resistores atendem a Lei de Ohm. E as Leis de Kirchhoff propiciam a análise geral de um circuito. Pontuando que, as quantidades de cargas que chegam em um nó são as mesmas que saem, portanto pode-se concluir que em um nó não há armazenamento de carga. E que a soma das tensões em uma malha é igual zero, pois a energia cedida num determinado trecho do percurso é dissipada em outro trecho. Fisicamente, há perdas em todo percurso, sendo assim, os dados experimentais não dão resultados precisos, mas auxiliam no entendimento de todo o processo e reafirma as perdas que ocorrem. 5. REFERÊNCIAS Disponível em: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/resistencia.php, acessado em 02/06/2017. Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/lei-de-ohm/, acessado em 02/06/2017. Disponível em: http://fisicaevestibular.com.br/novo/eletricidade/eletrodinamica/resistores- primeira-lei-de-ohm/, acessado em 02/06/2017. Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe0_QAC/relatorio-ohmico-nao-ohmico, acessado em 05/06/2017. Disponível em: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/resistores.htm, acessado em 05/06/2017. Disponível em: http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/resistores-e-leis-de- ohm.html, acessado em 05/06/2017. Disponível em: http://www.infoescola.com/eletricidade/leis-de-kirchhoff/, acessado em 07/06/2017.
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