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APOSTILA DE FÍSICA EXPERIMENTAL 3 PARA ENGENHARIAS: CIVIL, MECÂNICA E QUÍMICA Professores Airton Éder Jessé Pedro UNIPAM AGOSTO 2017 Curso Turma Integrantes do Grupo • _______________________________________________ • _______________________________________________ • _______________________________________________ • _______________________________________________ • _______________________________________________ • _______________________________________________ Algumas Recomendações Importantes Relativas ao Laboratório Antes de qualquer aula prática, leia atentamente o seu roteiro, procurando assimilar completamente o seu conteúdo, os objetivos da experiência, os fenômenos físicos envolvidos, a metodologia a ser utilizada, etc.; No laboratório, procure, antes de tudo, familiarizar-se com os aparelhos e componentes a serem utilizados, associando-os aos eventuais esquemas e roteiros. Só ligue a fonte de alimentação após ter a certeza de que todas as ligações foram feitas corretamente; Verifique, cuidadosamente, se os fundos de escala dos instrumentos utilizados são coerentes com os valores de tensão e corrente que presumidamente serão medidos. Verifique também, no caso dos instrumentos analógicos, se a polaridade dos mesmos está sendo respeitada. Atente bem para a escala a ser lida e, sobretudo, para a correspondente unidade de medida; Ao utilizar os instrumentos analógicos evite erros de paralaxe; Lembre-se que os instrumentos de medida são delicados e frágeis, exigindo que sejam manipulados com bastante cuidado. Tenha em mente que são caros e a reposição dos mesmos em geral é difícil; Ao trabalhar com resistores, lembre-se que eles têm uma capacidade de dissipação de calor limitada, a qual, se não for respeitada, pode acarretar a “queima” dos mesmos; No caso dos capacitores, é preciso verificar se a tensão máxima de trabalho dos mesmos não é inferior àquela que serão submetidos durante a experiência. Se isto ocorrer, o dielétrico será rompido e as armaduras entrarão em curto; Habitue-se a não tocar nas montagens que eventualmente encontrar preparadas no laboratório. Relativas ao Relatório O relatório deve ser claro, conciso e objetivo. Deve conter os gráficos, esquemas e tabelas que se façam necessários à sua boa compreensão. E, antes de qualquer coisa, deve ser redigido em BOM PORTUGUÊS; Apresente as conclusões. Analise-as criticamente. Compare seus resultados com aqueles previamente esperados, julgando a qualidade dos mesmos em face dos métodos e recursos empregados; Não se esqueça das unidades de medidas. Ao fazer gráficos no Excel, sempre pergunta antes se está fazendo corretamente. Sumário REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 1 ......................................................................................................... 1 Experimento: 01 – Processos de Eletrização ............................................................................................................................ 2 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 2 ......................................................................................................... 4 Experimento: 02 – Gerador de Van Der Graaff ...................................................................................................................... 5 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 3 ......................................................................................................... 7 Experimento: 03 – Uso do Multímetro Digital ......................................................................................................................... 8 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 4 ....................................................................................................... 10 Experimento 04 – Mapeamento do Campo Elétrico .............................................................................................................. 11 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 5 ....................................................................................................... 14 Experimento 05 – Resistividade de um condutor................................................................................................................... 15 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 6 ....................................................................................................... 17 EXPERIMENTO 06 – Associação de resistores .................................................................................................................... 18 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 7 ....................................................................................................... 20 EXPERIMENTO 07 – Resistores ôhmicos e Resistores Não ôhmicos ................................................................................. 21 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 8 ....................................................................................................... 23 Experimento 08 – Ponte de Wheatstone ................................................................................................................................. 24 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 9 ....................................................................................................... 26 Experimento 09 – Equação e curva característica de um gerador ....................................................................................... 27 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 10 ..................................................................................................... 30 EXPERIMENTO 10 – Associação de capacitores ................................................................................................................. 31 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 11 ..................................................................................................... 33 Experimento 11 – Carga de um Capacitor ............................................................................................................................. 34 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 12 ..................................................................................................... 37 Experimento 12 – Descarga de um Capacitor ........................................................................................................................ 38 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 13 ..................................................................................................... 40 EXPERIMENTO 13 – Associação de LÂMPADAS IGUAIS ............................................................................................... 41 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 14 ..................................................................................................... 44 EXPERIMENTO 14 – Associação de Lâmpadas com potências diferentes ........................................................................ 45 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 15 ..................................................................................................... 48 EXPERIMENTO 15 – DISSIPAÇÃO DE CALOR EM RESISTORES ............................................................................. 49 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 16 ..................................................................................................... 52 EXPERIMENTO 16 – Experiência de Oersted. A Lei de Faraday-Lenz ............................................................................ 53 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 17 .....................................................................................................55 EXPERIMENTO 17 – O Transformador............................................................................................................................... 56 1 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 1 ENTREGAR DIA __/___ /_____ 1 O que se entende por “eletrização estática”? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 2 O que nos diz o “Princípio da Quantização da Carga Elétrica”? E o “Princípio da Conservação da Carga Elétrica”? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3 Cite algumas ocorrências do cotidiano (pelo menos 3) nas quais se observa eletrização estática. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 4 Descreva o princípio de funcionamento do eletroscópio ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 2 Experimento: 01 – Processos de Eletrização 1. Objetivos Verificar alguns processos de eletrização estática. 2. Material necessário Eletroscópio (conforme figura abaixo), Bastão de vidro, bastão de plástico (canudinho de refrigerante), pedaços de papel (pequenos) e bolinha de alumínio presa a linha de malha suporte universal, 3.0 Procedimento experimental 3.1 Esfregue a flanela verde de lã no bastão de plástico aproxime-o de pequenos pedaços de papel e anote o que você observou; ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3.2 Atrite a flanela verde de lã no bastão de plástico e aproxime do eletroscópio, depois aproxime a flanela de lã e anote o que ocorreu nos dois casos, e anote o que você observou; ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3.3 Agora atrite o bastão de vidro na borra preta e aproxime do eletroscópio depois de sido carregado com o bastão de plástico e anote o que você observou; ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 3.4 Atrite o bastão de plástico na lã e encoste várias vezes na bolinha de alumínio pendurada na linha de malha, afaste o basta depois aproxime sem encostar, e anote abaixo o que ocorreu. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 3 3.5 O que podemos concluir a respeito do sinal das cargas adquiridas nos bastões de vidro e no de plástico? ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 3.6 Verifique através da série tribo elétrica abaixo, se as cargas dos bastões de vidro e de plástico estão de acordo com o que você encontrou no item anterior. Série tribo elétrica CONCLUSÃO REFERÊNCIAS – Fazer de acordo as normas presentes no manual acadêmico do UNIPAM neste link https://biblioteca.unipam.edu.br/biblioteca/downloads/manual_normalizacao_trabalhos_academicos_2011_v_4.pdf Resposta: 4 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 2 ENTREGAR DIA / / 1. Escreva de maneira objetiva o princípio básico de funcionamento do Gerador de Van Der Graaff. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 2. Pegue o livro: Física 3- Young e Freedeman 12 ed, e responda as Questões para discussão da página 30 de números: Q21.1 e Q22.11 da página63. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3. O que se entende por “poder das pontas”? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ 5 Experimento: 02 – Gerador de Van Der Graaff 1 Objetivos 1.1. Manusear, conhecer e entender o Gerador de Van Der Graaff. 1.2. Observar alguns fenômenos da Eletrostática usando o Gerador. 2 Material Gerador de Van Der Graaff e acessórios, torniquete, vela, fósforo, linha de costura e fita crepe. 3.0 Procedimento Experimental 3.1 Faça um reconhecimento do Gerador. Observe todas as suas partes. Ligue-o e tente entender seu princípio básico de funcionamento. 3.2 Ligue o Gerador e aproxime a esfera menor da cúpula e observe e anote abaixo o que acontece; ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3.3 Repita o mesmo procedimento com agulha presa na esfera menor e observe o que acontece; ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3.4 Por que com a agulha as descargas praticamente sumiram? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 6 3.4 Desligue o gerador. Descarregue a cúpula encostando-se a ela a esfera menor. Coloque o torniquete (o pino com agulha e a peça de 4 pontas) na parte superior da cúpula. Ligue novamente o gerador e observe. Registre o que você vê. Tente explicar o que está acontecendo. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3.5 Desligue o gerador. Descarregue a cúpula encostando-se a ela a esfera menor. Retire o torniquete. Fixe na cúpula pequenos pedaços de fios de linha usando a cola de papel. Ligue novamente o gerador e observe. Registre o que você vê. Tente explicar o que está acontecendo. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3.6 Monte a agulha no lugar da cúpula e aproxime de uma vela acesa e veja o anote o que acontece; ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ CONCLUSÃO REFERÊNCIAS – Fazer de acordo as normas presentes no manual acadêmico do UNIPAM neste link https://biblioteca.unipam.edu.br/biblioteca/downloads/manual_normalizacao_trabalhos_academicos_2011_v_4.pdfEscreva uma conclusão objetiva sobre os experimentos realizados. 7 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 3 ENTREGAR DIA / / 1. Quais os tipos de multímetros mais comuns podemos encontrar? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 2. Quais os cuidados devemos tomar antes de usar o multímetro para não o danificar? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3. Em qual posição devemos colocar a chave seletora para medir tensões alternadas e contínuas? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 4. Qual posição devemos usar para medir resistores? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 5. Pegue o livro: Física 3- Young e Freedeman 12 ed, e responda as Questões para discussão da página 159 de números: Q25.5 e Q25.8. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 8 Experimento: 03 – Uso do Multímetro Digital 1 Objetivos 1.1. Manusear, conhecer e usar o multímetro digital 1.2. Medir tensões contínuas, alternadas e resistência elétrica. 2 Material Multímetro digital Minipa, 1 pilha AA, 1 pilha D, 1 bateria 9V e 4 resistores com valor escrito no resistor. 3.0 Procedimento Experimental 3.1 Meça as baterias, preencha a Tabela-01 e calcule o erro percentual entre o valor nominal e o valor medido no multímetro. Tipos Valor Nominal Valor Medido no multímetro Melhor Escala Erro Percentual 𝑬𝒓𝒓𝒐 = | 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 − 𝑽𝒎𝒖𝒍𝒕𝒊 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 | ∙ 𝟏𝟎𝟎 Pilha AA Pilha D Bateria 9V Tabela-01 3.2 Meça os resistores, preencha a Tabela-02 e calcule o erro percentual entre o valor expresso no resistor e o valor medido no multímetro. Tipos de Resistores Valor Nominal Valor Medido no multímetro Escala usada Incerteza Erro Percentual 𝑬𝒓𝒓𝒐 = | 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 − 𝑽𝒎𝒖𝒍𝒕𝒊 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 | ∙ 𝟏𝟎𝟎 Resistor 1 Resistor 2 Resistor 3 Resistor 4 Tabela-02 9 3.3. Coloque a chave na posição de 600V para tenção ALTERNADA. CUIDADO ANTES DE LIGA CONFIRA A POSIÇÃO DA CHAVE. Meça as tensões da rede elétrica na parede em 110V e 220V, preencha a Tabela-03 e calcule o erro experimental. Tensões Valor Nominal Valor Medido no multímetro Escala usada Incerteza Erro Percentual 𝑬𝒓𝒓𝒐 = | 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 − 𝑽𝒎𝒖𝒍𝒕𝒊 𝑽𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍 | ∙ 𝟏𝟎𝟎 110 220 Tabela-03 3.4 Qual foi a melhor escala para medir a pilha de 1,5V? 3.5 Se a tensão da pilha D é a mesma que na pilha AA, então por que pilha D é tão grande? 3.6 Por razões óbvias não medimos a corrente elétrica nesta prática. Qual o circuito básico precisamos ter para medi-la e como poderíamos saber seu valor antes iniciarmos a medida? CONCLUSÃO REFERÊNCIAS – Fazer de acordo as normas presentes no manual acadêmico do UNIPAM do link a seguir https://biblioteca.unipam.edu.br/biblioteca/downloads/manual_normalizacao_trabalhos_academicos_2011_v_4.pdf Escreva uma conclusão objetiva sobre os experimentos realizados. 10 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 4 ENTREGAR DIA / / 1 Desenhe as linhas de um campo elétrico uniforme entre duas barras verticais. 3 Que são “superfícies equipotenciais” ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 5 O que se entende por “blindagem eletrostática”? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 6. Pegue o livro: Física 3- Young e Freedeman 12 ed, e responda as Questões para discussão da página 31 números: Q21.10 ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 11 Experimento 04 – Mapeamento do Campo Elétrico 1. Objetivos 1.1 Obter qualitativamente o campo elétrico criado por uma distribuição de cargas em equilíbrio eletrostático; 1.2 Estudar e desenhar as linhas de campo das equipotenciais. 2. Material Necessário Conjunto CIDEPE para superfícies equipotenciais, fonte de corrente contínua de 10V, fios de ligação (garra-pino), duas barras de seção retangular e dois anéis), papel milimetrado, água natural, duas pontas, Multímetro minipa azul. 3.0 Procedimento Experimental 3.1 Coloque as duas barras de cobre nas posições 50 a esquerda e 50 a direita, 95 para cima 95 para baixo, conforme foto acima; 3.2 Coloque um superfície bem fina de água natura e ligue a fonte em 10V contínua; 3.4 Desenhe as duas barra na figura quadriculada da página seguinte. Com a ponta de prova vermelha comece a mapear o as linhas verticais de mesmo potencial (basta manter valores bem próximos de tensão no voltímetro. Ex: 1V) a partir do Centro 0 a 10 mm da barra da esquerda. Vá descendo marcando pontos de 20 mm em 20 mm até o ponto 120 mm, preenchendo a figura da página seguinte com lápis depois com caneta azul; 3.5 Siga os mesmo passos do item anterior para fazer novas linhas verticais saltando de 20 mm em 20 mm para a direita até chegar na linha vertical a 10 mm da barra da direita preenchendo a figura da página seguinte; 3.6 Agora espelhe para cima linhas que você já desenhou colocando o valor da tensão de cada linha e trace as linhas do campo elétrico que são perpendiculares a linhas verticais. 12 13 CONCLUSÃO REFERÊNCIAS – Fazer de acordo as normas presentes no manual acadêmico do UNIPAM do link a seguir https://biblioteca.unipam.edu.br/biblioteca/downloads/manual_normalizacao_trabalhos_academicos_2011_v_4.pdf Escreva uma conclusão objetiva: 14 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 5 ENTREGAR DIA / / 1 Defina “resistividade” e “resistência elétrica”. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 2 O que nos diz a Segunda Lei de Ohm? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3 Qual relação matemática entre a resistividade e a condutividade de um condutor? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 4 Qual a unidade de medida da resistividade (SI)? E da condutividade? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 5 Como se calcula a resistividade? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________6 Pegue o livro: Física 3- Young e Freedeman 12 ed, e responda as Questões para discussão da página 159 de números: Q25.1, Q25.2 e Q25.3. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 15 Experimento 05 – Resistividade de um condutor 1 Objetivos 1.1 Determinar a resistividade de um resistor. 1.2 Estudar experimentalmente a Segunda Lei de Ohm. 2 Material KIT 3B para resistividade, Fios condutores (níquel-cromo) e multímetro 3.0 Procedimento Experimental 3.1 Meça o diâmetro do rio de níquel-cromo fornecido e determine a sua área de seção reta; 3.2 Meça a resistência para 10 comprimentos distintos do fio e anote numa tabela os valores dos comprimentos e das respectivas resistências; 3.3 Calcule o valor da resistividade do material usado sabendo que o raio do fio tem 2,5 x 10-4 m. Anote na tabela; 3.4 Determine o valor médio da resistividade a partir dos valores obtidos; 3.5 Determine o Erro Experimental. Tabela N Comprimento (m) 𝒍 Resistência (Ω) R Área (m2) 𝐴 = 𝜋(2,5 ∙ 10−4)2 Resistividade (Ωm) 𝜌 = 𝐑 ∙ 𝐴 𝑙 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Média de 𝜌 3.6 Calcule o erro experimental obtido na experiência sabendo que o valor teórico de 𝜌 é 1,04 x 10-6 Ωm Respostas: ___________________________________________________ 16 CONCLUSÃO REFERÊNCIAS – Fazer de acordo as normas presentes no manual acadêmico do UNIPAM do link a seguir https://biblioteca.unipam.edu.br/biblioteca/downloads/manual_normalizacao_trabalhos_academicos_2011_v_4.pdf Escreva uma conclusão objetiva: 17 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 6 ENTREGAR DIA / / 1 Defina “Resistor” e “Resistência Elétrica”. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 2 Qual a equação que nos permite calcular a resistência equivalente de uma associação de resistores em série? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3 Qual a equação que nos permite calcular a resistência equivalente de uma associação de resistores em paralelo? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 4 Pegue o livro: Física 3- Young e Freedeman 12 ed, e responda as Questões para discussão da página 191 de números: Q26.5, Q26.6 e Q26.8. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 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____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 18 EXPERIMENTO 06 – Associação de resistores 1 Objetivos 1.1 Verificar as regras para a associação de resistores em várias situações. 1.2 Calcular a resistência equivalente. 2 Material Resistores diversos, multímetro digital azul Minipa e protoboard. 3. Procedimento Experimental 3.1 Pegue 6 resistores faça sua leitura de código de cores da ilustração acima, escolha uma maneira de identifica-los e preencha a tabela-1 abaixo; Resistores Cores Tolerância em % Valor teórico 1 2 3 4 5 6 3.2 Com os valores calculados na tabela anterior, monte o circuito no protoboard da ilustração a baixo; 19 3.3 Calcule o valor da resistência equivalente do circuito com os valores teóricos e meça com o ohmímetro o valor da resistência equivalente; e calcule o erro entre o valor teórico e do multímetro(valor experimental) preenchendo a tabela-2; Tabela-2 Valor Calculado do circuito (valor teórico) Valor do circuito medido no multímetro (Valor experimental) Erro em % 𝑬𝒓𝒓𝒐 = | 𝑽𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 − 𝑽𝒆𝒙𝒑𝒆𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏 𝑽𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 | ∙ 𝟏𝟎𝟎 CONCLUSÃO REFERÊNCIAS – Fazer de acordo as normas presentes no manual acadêmico do UNIPAM do link a seguir https://biblioteca.unipam.edu.br/biblioteca/downloads/manual_normalizacao_trabalhos_academicos_2011_v_4.pdf Escreva uma conclusão objetiva: 20 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 7 ENTREGAR DIA / / 1 Defina condutores “ôhmicos” e “condutores não-ôhmicos”? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 2 Pegue o livro: Física 3- Young e Freedeman 12 ed, e responda as Questões para discussão da página 159 de números: Q25.11, Q25.12, Q25.13. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 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____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 21 EXPERIMENTO 07 – Resistores ôhmicos e Resistores Não ôhmicos 1. Objetivo Estudar a curva característica ddp x corrente para resistor ôhmico e não-ôhmico; 2. Material Necessário Um Resistor, fonte de corrente contínua, multímetro, fios de ligação e lâmpada. 3. Procedimento Experimental 3.1 Monte um circuito simples ligando lâmpada à fonte e ao amperímetro de forma que possa medir a corrente elétrica que passará pela lâmpada de acordo com a figura abaixo; 3.2 Comece com a tensão 0V e vá aumentando gradativamente até começar a medir corrente. 3.3 Registre na tabela abaixo os valores de corrente e ddp. 3.4 Repita os procedimento anterior usando agora um resistor. Lâmpada Resistor Corrente (eixo x) Tensão (eixo y) Corrente (eixo x) Tensão (eixo y) ATENÇÃO: Em hipótese alguma altere as escalas dos multímetros, sob pena não poder terminar o experimento 3.4 A partir da tabela, construa no Excel, 2 gráfico de V por i com as equações de linha de tendência, para a lâmpada e outro para o resistor, e cole aqui. 22 3.5 Qual o significado físico do coeficiente angular das duas equações do gráfico? ____________________________________________________________________________________ CONCLUSÃO REFERÊNCIAS – Fazer de acordo as normas presentes no manual acadêmico do UNIPAM do link a seguir https://biblioteca.unipam.edu.br/biblioteca/downloads/manual_normalizacao_trabalhos_academicos_2011_v_4.pdf Escreva uma conclusão objetiva: 23 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 8 ENTREGAR DIA / / 1 Explique o funcionamento das Ponte de Wheatstone? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 2 Qual é a equação que determina o valor de uma resistência desconhecida em função dos comprimentos do fios na régua deslizante? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3 Pegue o livro: Fundamento de física Volume 3 – Halliday e Resnick 9 edição, e responda as Perguntas 4 e 5 da página 178. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 24 Experimento 08 – Ponte de Wheatstone 1 Objetivos 1.1 Determinar uma resistência desconhecida através da Ponte de Wheatstone. 2 Material Régua com fio de contato deslizante 3B, cabos de ligação 3B, uma década resistiva 1x, uma década resistiva 10x, fonte ajustável e galvanômetro GRANDE de zero central de 100mA e uma lâmpada de incandescente de 40W. Fig. 01 3. Procedimento experimental 3.1 Antes de ligar o circuito, ajuste a fonte para 0,1V, ajuste o amperímetro central para mA. E só depois ligue. 3.2 Vamos calcular do valor de Rx usando os comprimentos de R1 e R2. Ligue o circuito e desloque contato da régua deslizante lentamente de A a B e observe o amperímetro, ou também ajuste as décadas resistivas. 3.3 Ao fazê-lo, observar o amperímetro. Se o contato da régua estiver na proximidade do ponto A e o amperímetro estiver no zero, isto significa que o valor de Ro (décadas resistivas) é muito alto e deve ser reduzido. Mas se o valor zero estiver na proximidade do ponto B, então o valor de Ro é pequeno demais e deve ser aumentado. 3.4 Use 𝑹𝒙 = 𝑹𝒐 ∙ 𝑳𝟏 𝑳𝟐 , Para encontrar o valor da resistência desconhecida Rx. Sendo L1 e L2 são os comprimentos do fio de R1 e R2. Valor: ____________________ 25 3.5 Troque a resistência pela lâmpada e repita os procedimentos. 3.6 Qual o valor encontrado para a resistência da lâmpada? ________________________________________ CONCLUSÃO REFERÊNCIAS – Fazer de acordo as normas presentes no manual acadêmico do UNIPAM do link a seguir https://biblioteca.unipam.edu.br/biblioteca/downloads/manual_normalizacao_trabalhos_academicos_2011_v_4.pdf Escreva uma conclusão objetiva: 26 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 9 ENTREGAR DIA / / 1. Defina gerador elétrico. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 2. Defina curva a característica e equação característica de um gerador? ___________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3. Defina rendimento de um gerador? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 4. Qual é a função do gerador elétrico em um circuito? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 5.Acesse a Biblioteca Virtual do UNIPAM chama “Minha biblioteca” e depois cole este link https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9788521632016/epubcfi/6/30[;vnd.vst.idref=chapter20]!/4/10/576/210/ 2@0:80.5 e faça o exercício 77 da página 104, do livro Física - Vol. 2, 9ª edição – Cutnell & Johnson. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ 27 Experimento 09 – Equação e curva característica de um gerador 1 Objetivos 1.1 Determinar a resistência interna de uma fonte. 1.2 Plotar a curva característica de um gerador e obter a equação correspondente. 2 Material Fios condutores; protoboard; potenciômetro; resistor de baixa resistência; fonte, amperímetro; voltímetro. 3. Procedimento Experimental 3.1 Monte o circuito esquematizado na figura abaixo: 3.2 Gire a chave do potenciômetro, e faça e preencha a tabela abaixo; Corrente mA (eixo X) Tensão V (eixo Y) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 28 3.3 Com os valores faça o gráfico no Excel de V x i e cole aqui: 3.4 Calcule o coeficiente angular da reta; 3.5 Qual é o coeficiente linear da reta; 3.6 Determine a força eletromotriz (f.e.m) da fonte. 3.7 Qual o significado físico do coeficiente angular da reta obtida? 3.8 Determine o erro percentual entre o valor teórico e o valor experimental medidos para a f.e.m. 29 CONCLUSÃO REFERÊNCIAS – Fazer de acordo as normas presentes no manual acadêmico do UNIPAM do link a seguir https://biblioteca.unipam.edu.br/biblioteca/downloads/manual_normalizacao_trabalhos_academicos_2011_v_4.pdf Escreva uma conclusão objetiva: 30 REFERÊNCIAL TEÓRICO DO EXPERIMENTO – 10 ENTREGAR DIA / / 1 Defina “Capacitor” e “Capacitância”. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 2 Cite algumas aplicações práticas dos capacitores. ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 3 Quais as equações que nos permitem calcular a capacitância equivalente de uma associação de capacitores em série, e paralelo? ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 4 Pegue o livro: Física 3- Young e Freedeman 12 ed, e responda as Questões para discussão da página 126 de números: Q24.8. _____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ 31 EXPERIMENTO 10 – Associação de capacitores 1 Objetivos 1.1 Verificar as regras para a associação de capacitores em várias situações. 1.2 Calcular a capacitância equivalente e comparar os resultados teóricos
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