Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DA BAHIA IFBA - CAMPUS PAULO AFONSO UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA FÍSICA EXPERIMENTAL III RESISTÊNCIA ELÉTRICA Alisson Martis dos Santos Lucas da Silva Queiroz Marcos Alexsandro Almeida dos Santos PAULO AFONSO - BA Setembro/2017 RESISTÊNCIA ELÉTRICA ORIENTADOR: PROF. W. MIRANDA PAULO AFONSO – BA Setembro/2017 Relatório apresentado como requisito parcial de avaliação à disciplina Física Experimental III, do Curso Engenharia Elétrica, do Instituto Federal da Bahia - IFBA Campus Paulo Afonso. RESUMO O relatório tem como objetivo descrever o procedimento realizado no laboratório, tabulação dos resultados obtidos na medição da resistência elétrica de fios de vários diâmetros variando o comprimento bem como a sua análise e comparação com bibliografias. Palavras-Chave: Eletricidade, resistência, elétrons e fios. SUMÁRIO LISTA DE TABELAS, GRÁFICOS, QUADROS E ILUSTRAÇÕES ...................................................... 4 1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................................... 5 2. OBJETIVOS .............................................................................................................................. 7 2.1. OBJETIVO GERAL ............................................................................................................. 7 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................................................. 7 3. MATERIAIS UTILIZADOS ......................................................................................................... 8 4. PROCEDIMENTOS ................................................................................................................... 9 5. RESULTADOS ........................................................................................................................ 10 6. DISCUSSÃO ........................................................................................................................... 13 7. CONCLUSÃO ......................................................................................................................... 14 8. REFERÊNCIAS ........................................................................................................................ 15 4 LISTA DE TABELAS, GRÁFICOS, QUADROS E ILUSTRAÇÕES Tabela 1. Tabulação de diâmetro, raio e secção transversal de cada fio ..................... 9 Tabela 2. Tabulação da resistência em função do comprimento L para cada fio ......... 9 Gráfico 1. Resistência x Comprimento para fio 1 ..................................................... 10 Gráfico 2. Resistência x Comprimento para fio 2 ..................................................... 10 Gráfico 3. Resistência x Comprimento para fio 3 ..................................................... 10 Gráfico 4. Resistência x Comprimento para fio 4 ..................................................... 11 Gráfico 5. Resistência x Comprimento para fio 5 ..................................................... 11 Tabela 3. Tabulação do coeficiente angular da reta de cada fio e sua resistividade .. 11 5 1. INTRODUÇÃO A fim de observarmos a aplicabilidade prática, com o estudo do movimento, ou seja, do fluxo de elétrons em condutores, materiais e consequentemente em circuitos elétricos, temos a obrigação de considerar a resistência elétrica. “Embora uma corrente elétrica seja um movimento de partículas carregadas, nem todas as partículas carregadas que se movem produzem uma corrente elétrica. Para que exista uma corrente elétrica [...] é preciso que haja um fluxo líquido de cargas através da superfície.” (HALLIDAY, RESNICK, WALKER, 2008, pag. 141). A resistência elétrica mede a propriedade dos materiais de oferecer resistência à passagem de corrente elétrica Importante observarmos também as formas, pelas quais a energia produzida pelo fluxo das cargas, é dissipada no meio. Essa dissipação que pode ser desprezada ou subaproveitada, em muitos casos, transforma-se em fonte de energia para diversas aplicações de suma importância em nosso dia a dia. Se fizermos uma ligação com diferentes fios condutores, a uma forma de energia, veremos que as correntes obtidas serão diferentes umas das outras. Isso se dá pelo fato de o próprio fio oferecer dificuldades á passagem da corrente elétrica. A resistência elétrica varia conforme o comprimento, a largura e a natureza do material do condutor, além da temperatura a que ele é submetido. Todos esses fatores são relacionados por uma equação conhecida como Segunda Lei de Ohm: R = ρl A Sendo que: R – é a resistência elétrica do material; ρ – é a resistividade e possui valores diferentes para cada tipo de material; l – é o comprimento do condutor; 6 A – é área de seção transversal do condutor. “A resistência é uma propriedade de um dispositivo; a resistividade é uma propriedade de um material.” (HALLIDAY, RESNICK, WALKER, 2008, pag. 148). 7 2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GERAL Trabalhar com resistência e resistividade 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS * Calcular o valor de resistência de cada fio, variando o comprimento; * Calcular a área da seção transversal de cada fio; * Construir um gráfico de resistência(R) vs. comprimento(L); * Determinar o coeficiente da melhor reta; * Determinar o valor da resistividade () em cada fio; * Discutir a teoria envolvida no experimento; 8 3. MATERIAIS UTILIZADOS Multímetro Digital Prancha de fios de diferentes espessuras Régua Milimetrada Calculadora Cabos banana-banana Paquímetro 9 4. PROCEDIMENTOS Com o material disposto na bancada, primeiramente, para que fossem feitas medidas mais precisas, foi feita a calibração do multímetro, calibrando inicialmente o valor de R= , com as ponteiras abertas, tendo o cuidado de verificar o bom encaixe dos terminais das ponteiras, depois com as ponteiras curto-circuitadas se calibrou o valor da resistência zero. Logo após com o auxilio do paquímetro, foram medidos os diâmetros de cada um dos cinco diferentes tipos de fios que compõe a prancha, em seguida, com o uso do multímetro digital foram efetuadas quatro leituras de resistência para cada um dos fios sendo que, cada uma dessas leituras, foram feitas para comprimentos diferentes previamente estabelecidos e medidos através da régua milimetrada (250, 500, 750 e 1000 mm); após as medições, com os dados coletados, foram feitos os cálculos para a determinação da resistividade de cada um dos fios. Com o diâmetro medido de cada um dos fios foi calculada a área dos mesmos para possibilitar o calculo da resistividade utilizando o conceito definido pela segunda lei de Ohm, que relaciona a resistência elétrica com as dimensões do objeto e as características do material de que ele é composto. Segundo Ohm, aResistência de um material é diretamente proporcional à resistividade do material, ao comprimento e inversamente proporcional à área de seção transversal reta do respectivo objeto é enunciada como segue: R =ρ.L/A 10 5. RESULTADOS A seguir estão todos os resultados experimentais obtidos com a utilização do paquímetro. Na primeira coluna estão numerados os fios utilizados, na segunda e terceira coluna estão listados o diâmetro e o raio, respectivamente de cada fio, na ultima coluna temos a área da secção transversal de cada fio. Fio d (mm) r (mm) ±0,5mm A= r² (mm²)± 1 0,2 0,1 0,031415927 2 0,3 0,15 0,070685835 3 0,9 0,45 0,636172512 4 0,7 0,35 0,3848451 5 0,8 0,4 0,502654825 Tabela 1. Tabulação de diâmetro, raio e secção transversal de cada fio A seguir temos os resultados experimentais da resistência obtidos com a utilização do multímetro. Na primeira linha está listado o comprimento de medição, na primeira coluna estão numerados cada fio, da segunda a quarta coluna estão listados os valores da resistência obtida para cada fio em função do comprimento L. L(mm)±1mm 250 500 750 1000 Fio R1( ) ±0,5 R2( ) ±0,5 R3( ) ±0,5 R4( ) ±0,5 1 6 10 13 16,6 2 4,3 4,9 6,4 8,1 3 2,6 3,3 4,1 4,9 4 3 4,6 5,5 6,7 5 1,9 2 2 2,1 Tabela 2. Tabulação da resistência em função do comprimento L para cada fio 11 A seguir estão os gráficos, baseados nos resultados experimentais obtidos, da resistência x Comprimento para cada fio. Gráfico 1. Resistência x Comprimento para fio 1 Gráfico 2. Resistência x Comprimento para fio 2 Gráfico 3. Resistência x Comprimento para fio 3 12 Gráfico 4. Resistência x Comprimento para fio 4 Gráfico 5. Resistência x Comprimento para fio 5 A seguir estão tabelados os valores do coeficiente angular da reta obtido por meio do método dos mínimos quadrados e a resistividade de cada fio. Fio Coeficiente angular Resistividade 1 2 3 4 5 Tabela 3. Tabulação do coeficiente angular da reta de cada fio e sua resistividade 13 6. DISCUSSÃO Os dados do experimento nos levaram a resultados satisfatórios do ponto de vista de um experimento para determinação da resistividade elétrica de um material. Podemos entender que cada um dos fios utilizados nesse experimento possuía secções transversais diferentes e as medidas registradas foram realizadas para comprimentos diferentes, e que cada um possuía uma resistência elétrica e resistividade elétrica individual. Comprovamos que o na medida em que aumentávamos o comprimento do fio, havia um aumento da resistência visto que a secção transversal do fio era fixa. Através desses fatos, podemos ratificar o que diz a Lei de Ohm, que diz que a resistência elétrica de um condutor de secção transversal constante é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua área de secção transversal e que a resistividade é uma característica do material usado na constituição do condutor. Em termos práticos, ainda não é possível alcançar experimentalmente os mesmo resultados obtidos através da teoria, e isto ocorrerá por uma série de fatores. Dentre os principais: por falta de calibração do instrumento, erro humano e por constante aproximação dos valores. Estes resultados finais sempre estarão condicionados a um grau de precisão, que irá definir a variação do erro para mais ou para menos. No caso deste experimento, haverá um erro variante para mais ou para menos dentro da faixa de ±0,5 . Para chegar a tal valor, efetuou-se o cálculo do desvio de erro. Os valores utilizados em tal cálculo foram coletados ao longo do procedimento. Após efetuar a anotação e análise dos dados, as conclusões chegadas permitem desenvolver o gráfico de R X S (Resistência versus Área da Seção Transversal). Através da análise deste gráfico, conclui-se que a relação entre R e S é inversamente proporcional e não linear, pois quanto maior for R menor será S. 14 7. CONCLUSÃO Concluímos que mesmo quando aplicada a mesma diferença de potencial a diferentes medidas de comprimentos os resultados são bem diferentes. Esta característica é determinada pela resistência do material. Logo, quanto maior a resistência à passagem de corrente, menor será esta corrente. 15 8. REFERÊNCIAS RAMALHO, J. e Org. Os Fundamentos da Física: Vol. 3 - Eletricidade - 3º Ano. São Paulo, Moderna - 9ª ed - 2007. UFRGS, A segunda lei de Ohm, Disponível em <http://www.if.ufrgs.br/mpef/mef004/20031/Adriana/segundaleiohm.html> , Acesso em 02 de setembro de 2017. UFRGS, Lei de Ohm, Disponível em <http://www.ufrgs.br/eng04030/Aulas/teoria/cap_03/leiohm.htm>, Acesso em 02 de Setembro de 2017. INFOESCOLA, Segunda Lei de Ohm, Disponível em <http://www.infoescola.com/fisica/segunda-lei-de-ohm/>, Acesso em 03 de Setembro de 2017. HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Física 3, volume 2, 5 Ed. Rio de Janeiro: LT C, 2004. 384 p. HALLIDAY, RESNICK, WALKER; Fundamentos da Física, Vol. 3, 8ª Edição, LTC, 2008 TEIXEIRA, Mariane Mendes. "O que é resistência elétrica?"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-resistencia-eletrica.htm>. Acesso em 03 de setembro de 2017.
Compartilhar