Potencial eletrico do circuito

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UNIVERSIDADE DE UBERABA
FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II
 CAIO CARVALHO SANTANA – 5136884
 TURMA 26
POTENCIAL ELÉTRICO EM CIRCUITOS
RELATÓRIO 7
 UBERABA-MG
 2017
CAIO CARVALHO SANTANA – 5136884
 TURMA 26
POTENCIAL ELETRICO EM CIRCUITOS
RELATÓRIO 7
Trabalho apresentando a Universidade de Uberaba, como parte das exigências a conclusão da disciplina de Física Geral e Experimental II – Prática, do quarto semestre dos cursos de Engenharias.
Orientador (a): Prof. (a): LUCIANO HENRIQUE DIAS DE MATOS.
UBERABA-MG
2017
Objetivo
Aferir o potencial elétrico, para compreender como ele se comporta em circuitos elétricos, de vários resistores (circuito misto).
Fundamentação Teórica 
Lei de Ohm
George Simon Ohm foi um físico alemão que viveu entre os anos de 1789 e 1854 e verificou experimentalmente que existem resistores nos quais a variação da corrente elétrica é proporcional à variação da diferença de potencial (ddp). 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:
V = R.i , onde:
• V é a diferença de potencial, cuja unidade é o Volts (V);
• i é a corrente elétrica, cuja unidade é o Àmpere (A);
• R é a resistência elétrica, cuja unidade é o Ohm (Ω).
É importante destacar que essa lei nem sempre é válida, ou seja, ela não se aplica a todos os resistores, pois depende do material que constitui o resistor. Quando ela é obedecida, o resistor é dito resistor ôhmico ou linear. A expressão matemática descrita por Simon vale para todos os tipos de condutores, tanto para aqueles que obedecem quanto para os que não obedecem a lei de Ohm. Fica claro que o condutor que se submete a esta lei terá sempre o mesmo valor de resistência, não importando o valor da voltagem. E o condutor que não obedece, terá valores de resistência diferentes para cada valor de voltagem aplicada sobre ele.
Interpretação da resistência elétrica
A resistência elétrica pode ser entendida como a dificuldade de se estabelecer uma corrente elétrica num determinado condutor. Por exemplo, um fio de nicromo precisa ser submetido à uma diferença de potencial elétrico de 300 V para que seja estabelecida uma corrente de 1 A, enquanto um fio de tungstênio precisa ser submetido à apenas 15 V para que nele se estabeleça a mesma corrente. Isto significa que a resistência elétrica do nicromo é maior do que a do tungstênio:
{\displaystyle R_{nicromo}={\frac {300{\textrm {V}}}{1{\textrm {A}}}}=300\Omega }
{\displaystyle R_{tungstenio}={\frac {15{\text{V}}}{1{\text{A}}}}=15\Omega }Determinação da Resistência
A resistência elétrica de um condutor homogêneo, e de seção transversal constante, é proporcional ao seu comprimento {\displaystyle l},,,, inversamente proporcional à sua área transversal {\displaystyle A} e depende da temperatura e do material de que é feito o condutor.
{\displaystyle R={\frac {\rho \,l}{A}}}A grandeza {\displaystyle \rho } chama-se resistividade elétrica e é característica do material e da temperatura. Sua unidade de medida é o ohm-metro{\displaystyle \Omega }. Ela é inversamente proporcional condutividade elétrica {\displaystyle \left(\rho =1/\sigma \right)}.
2.2 Lei de Kirchoff
As Leis de Kirchhoff foram criadas e desenvolvidas pelo físico alemão Gustav Robert Kirchhoff (1824 - 1887). Existem essencialmente duas Leis que Kirchhoff determinou: A Lei de Kirchhoff para Circuitos Elétricos e a Lei de Kirchhoff para Espectroscopia. A primeira foi criada para resolver problemas de circuitos elétricos mais complexos. Tais problemas podem ser encontrados em circuitos com mais de uma fonte de resistores estando tanto em série quanto paralelo. Para criar a Lei, Kirchhoff introduziu o conceito de nó (ou junção) e malha, o que é extremamente importante para o entendimentos das Leis. Uma junção ou nó é um ponto no circuito que une dois ou mais condutores. Já malha, é qualquer caminho fechado de um condutor. Tais conceitos dividem a lei outras duas enunciadas como: Lei dos Nós de Kirchhoff e Lei das Malhas de Kirchhoff.
A segunda Lei, consiste nos espectros de absorção e de emissão. Há um tempo atrás, acreditava-se que o espectro solar obtido era completamente contínuo, entretanto o cientista inglês William Hyde Wollaston descobriu que ao trabalhar com um feixe de luz muito fino (ele usou uma fenda de aproximadamente 0,01 mm) podia-se notar que o espectro solar possuia sete linhas negras sobre ele[2]. Um tempo depois, o jovem Joseph Fraunhofer (1787-1826), usando prismas e grades de difração, constatou que o espectro solar na verdade possui milhares de linhas negras sobrepostas. Anos mais tarde, Kirchhoff notou que as manchas amarelas, obtidas por um espectro do sódio, ficavam exatamente no mesmo lugar que duas linhas negras do espectro do Sol. Então, ele e o químico Robert Wilhelm Bunsen realizaram inúmeros experimentos e observaram que se passassem uma luz branca do bico de Bunsen, como a luz solar, pela luz amarela emitida pelo sódio, e o prisma fosse atravessado para gerar o espectro; o resultado seria o espectro solar contínuo, com as cores do arco-íris, porém, com as linhas negras na mesma posição das linhas amarelas do espectro do sódio. O Sol emite luzes de todas as cores, do vermelho ao violeta, mas, ao atravessar a atmosfera terrestre, os gases presentes absorvem a luz do Sol exatamente nas cores que emitem. Esses tipos de espectros são chamados espectros de absorção. Baseado nessas observações, Kirchhoff criou mais três leis derivadas de sua Lei para Espectroscopia, que são:
Um corpo opaco quente, independentemente dos três estados físicos, emite um espectro contínuo.
Um gás transparente – como os dos gases nobres que foi visto acima – produz um espectro de emissão, com o aparecimento de linhas brilhantes. O número e a posição dessas linhas serão determinados pelos elementos químicos presentes no gás.
Se um espectro contínuo passar por um gás à temperatura mais baixa, o gás frio causa a presença de linhas escuras, ou seja, será formado um espectro de absorção. É o que ocorreu com o espectro da luz do Sol ao passar pelo gás do sódio. Nesse caso, o número e a posição das linhas no espectro de absorção também dependem dos elementos químicos presentes no gás.
Material Utilizado
Protoboard, fonte de tensão DC regulável, 3 resistores, fios, multímetro, cabos;
Aplicação
A corrente elétrica é o movimento de elétrons livres numa direção. A corrente elétrica não é visível e nem pode ser observada sem o auxílio de instrumentos adequados. Em nosso dia a dia, usamos fios elétricos para conduzir a eletricidade, em geral de cobre ou alumínio, que combinam boa condutividade com baixo custo. Uma lâmpada pode ser usada para indicar a existência de eletricidade e seu brilho pode ser usado como uma medida da corrente elétrica que percorre o filamento.
Apesar de rudimentar, é muito usada por eletricistas para testar uma instalação elétrica doméstica. A medida de grandezas elétricas tais como o potencial elétrico, a corrente elétrica e a resistência, entre outras, é feita com instrumentos que convertem a ação elétrica em alguma indicação sensível que pode ser observada pelos nossos sentidos. O voltímetro, o amperímetro e o ohmímetro são alguns desses instrumentos.
E para fazer o estudo da passagem da corrente elétrica pelos elementos que compõem um circuito elétrico, é sempre muito apresentável ter alguns conceitos sobre as Leis de Ohm e Kirchhoff.
MetodologiaProcedimento experimental:
Ajuste a tensão da fonte para 15 volt’s;
Monte o circuito, conforme o esquema;
Efetue a medição do potencial em cada resistor, e anote o resultado na tabela;
Com base na fundamentação teórica, procure explicar o porquê do potencial em cada resistor;
Resultados e análises
	
	Circuito 1
	Circuito 2
	Circuito 3
	Circuito 4
	VR1(V)
	0,02
	1,5
	0,97
	2,1
	VR2(V)
	7,54
	1,5
	0,97
	2,1
	VR3(V)
	1,09
	1,5
	1,95
	4,26
Para o Circuito 1 usamos uma ligação totalmente em série com resistores com valores altos, a pedido do professor Luciano, então, com os seguintes valores: 67000, 10000, 2200 ohms. Sendo esses correspondentes aos resistores 1,2 e 6 da prática passada quando medimos e anotamos os valores de cada um.
No circuito 2 usamos um circuito todo paralelo, e por conta de alguns problemas na hora da mediação, como por exemplo a oscilação de medidas, a pedido do professor foram trocados os resistores, todos eles agora com um valor de 1000 ohms.
No circuito 3, houve uma ligação mista, sendo 2 resistores em paralelo e 1 em série, sendo esses com os mesmo valores do circuito 2.
No circuito 4, também com a ligação mista, e também com os mesmo valores de 1000 ohms, só que ao contrário do circuito 3, usamos neste 2 resistores em série e 1 em paralelo. 
Lembramos que o grupo foi autorizado pelo professor Luciano a deixar o circuito 1 com os resistores iniciais, pela falta de tempo para realizar um novo experimento para tal circuito em série com novos resistores de valores diferentes.
Conclusão
A lei de ohm, descoberta e fórmulada por Georg Simon Ohm, relaciona as três grandezas elétricas principais e demonstra como elas estão intrinsecamente ligadas. O uso da lei de ohm é muito amplo, sendo usado para definição e especificação de equipamentos, bitola de cabos, seleção de equipamentos de segurança e proteção de circuitos, definição de resistências para equipamentos e circuitos elétricos e eletrônicos, seleção de tensão de trabalho para certos equipamentos e circuitos e outra infinidades de utilizações. Invariavelmente em eletricidade qualquer que seja o estudo ou a aplicação a lei de ohm será usada por isso é tão importante conhece-la e dominá-la.
As Leis de Kirchhoff são empregadas em circuitos elétricos mais complexos, como por exemplo circuitos com mais de uma fonte de resistores estando em série ou em paralelo. Na primeira Lei, também chamada de Lei dos nós: em qualquer nó, a soma das correntes que o deixam(aquelas cujas apontam para fora do nó) é igual a soma das correntes que chegam até ele. A Lei é uma conseqüência da conservação da carga total existente no circuito. Isto é uma confirmação de que não há acumulação de cargas nos nós. Na segunda lei, também chamada de Lei das malhas A soma algébrica das forças eletromotrizes (f.e.m) em qualquer malha é igual a soma algébrica das quedas de potencial ou dos produtos iR contidos na malha.
Já durante o experimento, com os resultados obtidos foi possível notar que no circuito 1, todo em série, que todos os valores de U foram diferentes e fazendo o medição da corrente elétrica encontramos o valor de 0,10 mA, o que é igual para todos os resistores. Já no circuito 2, todo paralelo, e com valores de 1000 ohms, vimos que o conceito teórico que diz a U é a mesma, é realmente verdadeiro, nos dando um valor de 1,5V, e medimos também os valores de corrente, vimos que ao contrário do que acontece quando a ligação é em serie, a corrente em paralelo é totalmente dividida. No circuito 3, com a ligação mista, 2 paralelos e 1 em série, analisamos que os valores de U1 e U2 são iguais porque estão em paralelo, e U3 tem valor diferente porque é o único a estar em série, analisamos também que a corrente que passa em U1 e U2 quando somadas são igual a I3, e I3 é igual a Itotal. No circuito 4, também misto, com 2 resistores em serie e 1 paralelo, sendo U1 e U2 em serie, somando encontramos o valor de 4,2 aproximadamente que é o valor de U3, o mesmo de Uequivalente.
Concluindo, com este relatório e com a prática realizada foi possível atribuir os valores teóricos aplicados em sala ao experimento, vimos como é verdadeiro e amplo o conceito de circuitos, a quantidade de ligações que podemos fazer e obtendo sistemas em série, paralelo ou misto, com diferentes combinações de resistores, mais sempre aplicando aquilo que foi apresentado teoricamente para tensões e correntes, por exemplo. 
Referências Bibliográficas
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Leis_de_Kirchhoff>- Wikipedia – Leis de Kirchhoff – Acesso em 02 de dezembro de 2017
<http://fap.if.usp.br/~tabacnik/fge0213(2007)/modelo-relatorio-curvas-caracteristicas.pdf> - Arquivo PDF USP – Circuitos e Leis - Acesso em 02 de dezembro de 2017
<http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-lei-ohm.htm>- Brasil Escola – Lei de Ohm - Acesso em 02 de dezembro de 2017
<https://www.mundodaeletrica.com.br/lei-de-ohm/>- Mundo da elétrica – Lei de Ohm - Acesso em 02 de dezembro de 2017
<https://www.infoescola.com/eletricidade/leis-de-kirchhoff/>- Infoescola – Eletricidade/Leis de Kirchhof - Acesso em 02 de dezembro de 2017