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Universidade Estácio de Sá – Santa Cruz Professora:Thiago Alvarenga Disciplina: Física Experimental III Introdução: Os resistores são dispositivos que transformam energia elétrica em energia térmica por meio do Efeito Joule, dissipando assim a energia produzida por uma fonte de tensão. Quando colocados nos circuitos elétricos, eles têm o objetivo de limitar a corrente que atravessa o circuito. Porém, nem sempre podemos encontrar um resistor com a resistência que precisamos, mas podemos fazer uma combinação de resistores para obter um valor equivalente ao necessário. Essa combinação é denominada deassociação de resistores. A associação de resistores pode ser feita em série (veja Propriedades da associação de resistores em série) e em paralelo. Quando ela é feita em paralelo,pode ser representada da forma ao lado: Observe que os resistores R1, R2 e R3 são alimentados pela mesma fonte de tensão V. V = V1 = V2 = V3 Isso faz com que eles fiquem sujeitos à mesma diferença de potencial (ddp), mas são percorridos por correntes elétricas diferentes, que são proporcionais ao valor de cada um. Consideremos então que a corrente elétrica que atravessa os resistores tenha as respectivas intensidades: i1, i2 e i3. Dessa forma, a intensidade i da corrente elétrica fornecida pela fonte é dada por: i = i1 + i2 + i3 A ddp em cada resistor é a mesma e pode ser obtida através da lei de Ohm: V = R1 ?i1 → i1 = V R1 V = R2 ?i2 → i2 = V R2 V = R3 ?i3 → i3 = V R3 Com a associação de resistores, obtemos uma resistência equivalente Req que depende da corrente elétrica e da tensão fornecida pela fonte. Essa resistência também é obtida pela lei de Ohm: V = Req ? i → i = V Req Até agora a corrente elétrica de cada um dos resistores foi obtida em função da corrente elétrica e da tensão fornecida pela fonte. Substituindo esses valores na equação anterior, podemos encontrar a relação entre as três resistências: i = i1 + i2 + i3 V = V + V + V Req R1 R2 R3 Simplificando V, temos: 1 = _1_ + _1_ + _1_ Req R1 R2 R3 Essa expressão é valida para qualquer que seja a quantidade de resistores associados em paralelo. Sendo assim, ela pode ser enunciada da seguinte forma: “A resistência equivalente Req de um circuito que contém os resistores R1, R2, R3, …, Rn,, ligados em paralelo a uma fonte de tensão, é dada pela fórmula: 1 = _1_ + _1_ + _1_ + … + _1_ Req R1 R2 R3 Rn ou seja, o inverso da resistência equivalente do circuito é igual à soma dos inversos das resistências dos resistores ligados em paralelo.” Alguns casos especiais da associação de resistores em paralelo Dependendo da quantidade de resistores e do valor de suas resistências, podemos simplificar a expressão utilizada para calcular a resistência equivalente: Resistência equivalente de dois resistores em paralelo Nesse caso, a resistência equivalente é dada por: 1 = _1_ + _1_ Req R1 R2 O MMC entre R1 e R2 é dado pelo produto entre eles, lembrando que, na divisão de fração, devemos dividir o MMC pelo denominador e multiplicar pelo seu respectivo numerador. Dessa forma, obtemos então a expressão: 1 = R1 + R2 Req R1 ? R2 Multiplicando cruzado para isolar Req, chegamos à equação: Req = R1 ? R2 R1 + R2 Essa fórmula é uma simplificação dos cálculos e, através dela, já podemos substituir direto os valores das resistências. Resistores com valores iguais Suponhamos que haja uma associação com três resistores de valores iguais a R em paralelo. A resistência equivalente é dada pela seguinte expressão: _1 = _1_ + _1_ + _1_ Req R R R Sabendo que, na soma de frações com denominadores iguais, conservamos os denominadores e somamos os numeradores, a equação acima pode ser reescrita como: _1 = _3_ Req R Isolando a resistência equivalente, obtemos a equação: Req = R 3 Para qualquer quantidade de resistores associados em paralelo cujo valor das resistências individuais seja o mesmo, calculamos a resistência equivalente pela divisão do valor de um resistor pelo número de resistores do circuito. Propriedades da associação de resistores em paralelo Na associação de resistores em paralelo, a resistência equivalente sempre é menor que a resistência de menor valor que o circuito apresenta. Quando um dos resistores da associação em paralelo queima, a corrente elétrica que circula nos demais componentes do circuito não é alterada. Em virtude dessa segunda propriedade, os circuitos elétricos residenciais e de iluminação pública são todos em paralelo. Se fossem em série, quando a lâmpada de um cômodo parasse de funcionar, todas as demais lâmpadas também parariam, pois isso impediria a passagem da corrente elétrica. Objetivo: Determinar experimentalmente qual a resistência equivalente de um circuito em série, paralelo e misto para comparar com seus valores teóricos. Materiais utilizados: Protoboard: É constituída por uma base plástica, contendo inúmeros orifícios destinados à inserção de terminais de componentes eletrônicos para montagem de circuitos elétricos experimentais. Resitores: Resistores são elementos de circuito elétrico que apresentam resistência à passagem de corrente elétrica. As faixas codificadas por cores expressam Imagem Ilustrativao valor de um resistor fixo. Multímetro: É um aparelho que mede diferentes grandezas concernentes a uma corrente elétrica, tais como intensidade, voltagem, resistência etc. A função do multímetro pode ser escolhida através da chave redonda localizada no centro da peça. Desenvolvimento e Cálculos: O resistor que foi utilizado em sala possuía quatro cores, sendo elas respectivamente, marrom, preto, vermelho e dourado. Como analisar o resistor e calcular: Incerteza Esperada: Fórmula para a resolução req1: req2: req3: Valor do resistor: 1000± 5% Esquema Valor nominal(Ω) Valor prático(Ω) 1º (3R) 3000 3010 2º(R/2) 500 490 3º(2R/3) 666,66666 674 Conclusão: Concluímosque os valores práticos encontrados foram muito bons, pois, para anular o máximo de discrepâncias possíveis, testamos o multímetro isoladamente (conferimos se havia algum problema com relação à falta de bateria do aparelho), testamos também os resistores um a um eliminando qualquer chance que venhaacarretar em uma discrepância maior. Sendo assim nossos valores práticos bateram corretamente dentro da tolerância esperada de incerteza para cada circuito (Em série, Paralelo e misto).
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