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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE FÍSICA FÍSICA LICENCIATURA RELATÓRIO RELAÇÃO ENTRE TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICA Maceió-2017 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE FÍSICA FÍSICA LICENCIATURA RELATÓRIO RELAÇÃO ENTRE TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICA Relatório da Relação entre Tensão e Corrente Elétrica, realizado sob orientação do Professor Paulo Brandão, como requisito avaliativo da disciplina de Física Experimental III. Maceió-2017 SUMÁRIO Fundamentação Teórica 03 Objetivos 05 Materiais e/ou Equipamentos Utilizados 06 Procedimentos Experimentais 07 Resultados e Discussões 08 Conclusão 11 Referências 12 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Definindo basicamente condutor como o meio pelo qual a eletricidade é conduzida, como por exemplo um fio de cobre, a quantidade de elétrons que passa por determinada parte do condutor em algum segundo, denomina-se como corrente elétrica ou amperagem. Quando os elétrons percorrem um único sentido em um condutor, recebe o nome de corrente contínua (CC ou DC), quando o sentido varia recebe o nome de corrente alternada (CA ou AC). Para a unidade de medida da intensidade da corrente elétrica usamos o Ampére, mas por ser uma unidade demasiadamente grande, usamos seus submúltiplos: Miliampére (MA) Microampére (UA) A força que faz com que a corrente elétrica circule através de um condutor recebe o nome de tensão, mas também é chamada de voltagem ou diferença de potencial. Esta força é ocasionada devido a diferença de potencial elétrico. No momento em que um condutor liga um ponto que tem um potencial elétrico baixo a um ponto que tem um potencial elétrico mais alto, uma corrente elétrica passa pelo condutor. Para a unidade de medida usamos o volt (V) e seus múltiplos e submúltiplos: Quilovolt (KV) Microvolt (UV) Milivolt (KV) Pode-se se chamar de resistor determinado dispositivo elétrico cuja finalidade seja transformar energia elétrica em energia térmica através de certo material utilizado. Ou seja, resistores têm por finalidade proporcionar uma adversidade na passagem de corrente elétrica, a este fenômeno damos o nome de resistência elétrica e sua unidade é o ohm. 3 Figura 1: Imagem de diversos resistores. Fonte: Google, 2014. Os resistores são usados nos mais diversos aproveitamentos, sendo importante ressaltar que, cada circuito tem um determinado resistor com suas peculiaridades. Para saber qual resistor deve ser utilizado, deve-se apropriar do código de cores que fornece amplamente os dados necessários sobre os resistores, conforme a tabela 1. Tabela 01: Código de cores dos resistores 1º anel 2º anel 3º anel 4º anel Cores 1º digito 2ºdigito Multiplicador Tolerância Prata - - 0,01 10% Dourado - - 0,1 5% Preto 0 0 1 - Marrom 01 01 10 1% Vermelho 02 02 100 2% Laranja 03 03 1 000 3% Amarelo 04 04 10 000 4% Verde 05 05 100 000 - Azul 06 06 1 000 000 - Violeta 07 07 10 000 000 - Cinza 08 08 - - Branco 09 09 - - Podemos definir a resistência elétrica do seguinte modo: R U ou U = R.I I 4 OBJETIVOS Observar a relação entre a tensão e corrente elétrica em resistores. 5 MATERIAIS E/OU EQUIPAMENTOS Material Quantidade Fonte de alimentação variável 1 Amperímetro, Voltímetro e Ohmímetro 1 Resistores 5 Bancada e fios para ligações 1 6 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1. Montamos o circuito como descrito na figura 2(a). Prestamos atenção para que um dos multímetros estivesse na função de amperímetro (ligado em série) e o outro estivesse na função de voltímetro (ligado em paralelo). Figura 2: (a) Esquema do circuito experimental. (b) Foto ilustrativa da montagem do experimento para relacionar tensão e corrente elétrica em resistores. Fonte: Dias, W. S., 2010. Após ajustarmos o botão da fonte de tensão, fizemos 8 medidas de tensão e corrente para cada resistor (Não ultrapassamos a indicação de 6V). Com o multímetro na função de Ohmímetro, determinamos a resistência elétrica de cada um dos resistores. Através do código de cores, determinamos a resistência elétrica de cada um dos resistores. 7 RESULTADOS E DISCUSSÕES Após montarmos todo o circuito e ajustarmos o botão da fonte de tensão, encontramos 8 medidas de tensão e corrente para cada um dos resistores (102kΩ; 4,7kΩ; 1kΩ; 100Ω e 68Ω) exibidos na tabela 2, e pudemos assim construir seus gráficos conforme as figuras a seguir, e através do código de cores determinamos suas resistências e tolerâncias. Tabela 2: Medidas de tensão e corrente encontrada para cada um dos resistores. 10 KΩ 4,7 KΩ 1KΩ 100Ω 68Ω T(V) C(mA) T(V) C(mA) T(V) C(mA) T(V) C(mA) T(V) C(mA) 0,81 0,08 0,52 0,11 0,14 0,14 0,56 5,66 0,07 1,07 1,18 0,12 1,20 0,25 0,89 0,90 0,69 6,98 0,08 1,20 2,03 0,20 2,04 0,43 1,90 1,91 0,76 7,73 0,50 7,44 2,90 0,29 3,00 0,64 2,77 2,78 1,09 11,03 0,71 10,61 4,03 0,40 3,79 0,81 3,83 3,84 1,29 13,09 1,02 15,30 4,76 0,48 4,75 1,01 4,66 4,67 1,64 16,56 1,10 16,47 5,36 0,54 5,32 1,14 4,96 4,98 1,71 17,29 1,21 18,07 5,70 0,57 5,76 1,23 5,97 5,99 1,87 18,93 1,28 19,04 8 O primeiro resistor que colhemos os dados foi 10 kΩ, no qual baseando-nos no código de cores obtivemos os seguintes resultados : Tabela 3: Resistência elétrica atravéz do código de cores do resistor 1. COR 1 (1º Dígito) COR 2 (2º Dígito) COR 3(Multiplicador) COR 4 (Tolerância) Marrom Preto Laranja Dourado 1 0 1 000 5% Resultado 10x1000=10000 Ω Figura 3: Gráfico do Resistor 10 kΩ. T(V) 6 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 5 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 4 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 3 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 2O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 1 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 C (mA) Fonte: Origin, 2014. O segundo resistor que colhemos os dados foi 4,7 kΩ, no qual baseando-nos no código de cores obtivemos os seguintes resultados : Tabela 4: Resistência elétrica atravéz do código de cores do resistor 2. COR 1 (1Dígito) COR 2 (2º Dígito) COR 3 (Multiplicador) COR 4 (Tolerância) Amarelo Violeta Vermelho Dourado 4 7 100 5% Resultado 47x100=4700 Ω 9 Figura 4: Gráfico do Resistor 10 kΩ. 6 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 5 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 4 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n (V) 3 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n T 2 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 1 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 C(mA) Fonte: Origin, 2014. O terceiro resistor que colhemos os dados foi 1 kΩ, no qual baseando-nos no código de cores obtivemos os seguintes resultados : Tabela 5: Resistência elétrica atravéz do código de cores do resistor 3. COR 1 (1Dígito) COR 2 (2º Dígito) COR 3 (Multiplicador) COR 4 (Tolerância) Marrom Preto Vermelho Dourado 1 0 100 5% Resultado 10x100=1000 Ω Figura 5: Gráfico do Resistor 1 kΩ. 6 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 5 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 4 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n T(V) 3 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 2 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 1 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 0 0 1 2 3 4 5 6 C (mA) Fonte: Origin, 2014. 10 O quarto resistor que colhemos os dados foi 100 Ω, no qual baseando-nos no código de cores obtivemos os seguintes resultados : Tabela 6: Resistência elétrica atravéz do código de cores do resistor 4. COR 1 (1Dígito) COR 2 (2º Dígito) COR 3 (Multiplicador) COR 4 (Tolerância) Marrom Preto Marrom Dourado 1 0 10 5% Resultado 10x10=100 Ω Figura 6: Gráfico do Resistor 1 kΩ. 2,0 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 1,8 1,6 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 1,4 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n (V) 1,2 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n T 1,0 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 0,8 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 0,6 0,4 4 6 8 10 12 14 16 18 20 C (mA) Fonte: Origin, 2014. O quinto e último resistor que colhemos os dados foi 68 Ω, o qual não tinha anéis de cor, e era completamente verde com 5 % de tolerância e 2W. Figura 7: Gráfico do Resistor 68 Ω. 1,4 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 1,2 1,0 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 0,8 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n (V) 0,6 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n T 0,4 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 0,2 O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n O r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o n 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 C (mA) Fonte: Origin, 2014. 11 Com o multímetro na função Ohmímetro, determinamos a resistência elétrica de cada um dos resistores, e encontramos o seguintes valores descritos na tabela 7. Tabela 7: Valores de Resistência encontrados para o Ohmímetro. Resistor 10 kΩ 4,7 kΩ 1 kΩ 100 Ω 68 Ω Posição na Escala de Medida (Ohm) 20 k 20 k 2k 200 200 Resistência Elétrica 9,94Ω 4,68 Ω O,999 Ω 98,9 Ω 64,1 Ω Ao longo do Experimento, obtivemos os valores da resistência com o código de cores e com os dados obtidos através das medidas do Omímetro, assim sendo, comparamos seus valores leando em consideração a tolerância, como mostra a tabela 8. Tabela 8: Comparação entre os valores encontrados com o código de cores e com Omímetro. Código de 10 kΩ 4,7 k Ω 1 k Ω 100 Ω 68 Ω Cores Omímetro 9,94Ω 4,68 Ω O,999 Ω 98,9 Ω 64,1 Ω Diferença -0,0060 -0,0042 -0,0010 -0,0111 -o,0608 Encontrada Tolerância 5% 5% 5% 5% 5% Ao olharmos todos os resistores, observamos que todos eram envolvidos por um anel dourado, e pelo código de cores descobrimos que este anel equivale a 5% de tolerância, com base em nossos cálculos constamos que a diferença entre os valores obtidosem ambos os casos era muito pequena. Isso nos prova que os valores que encontramos para a resistência em ambos os casos são basicamente os mesmos. 12 CONCLUSÃO Por meio da realização deste experimento, pudemos vivenciar a relação entre tensão e corrente elétrica; tal relação foi exibida em um gráfico com os dados por nós obtidos para demonstração. Pudemos ainda expandir nossos conhecimentos, não nos restringindo apenas a esses dois tópicos, mas aprendendo um pouco mais sobre resistores e principalmente, a utilização do código de cores, o qual tornou-se fundamental para encontrarmos valores para a resistência elétrica dos resistores e suas respectivas tolerâncias, e pudemos também encontrar novos valores para a resistência atravéz do Ohmímetro . 13 REFERÊNCIAS HALLIDAY, DAVID, “Fundamentos de física”, 8ª edição, vol.3. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. <http://www.labeletronica.com/home> <http://www.electronica-pt.com/content/view/27/> <http://www.inf.pucrs.br/~calazans/undergrad/laborg/cod_cores_res.html> <http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corrente/> < http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/resistencia.php> 14
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