Prévia do material em texto
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO _____________________________________03 2 REFERENCIAL TEÓRICO ____________________________05 3 METODOLOGIA ____________________________________06 4 ANÁLISE DE RESULTADOS __________________________08 5 CONCLUSÕES ______________________________________11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ______________________ 3 1 INTRODUÇÃO No começo do Séc. XIX George Simon Ohm (1787-1854) mostrou, experimentalmente, que a corrente elétrica, em um condutor, é diretamente proporcional à diferença de potencial (V) aplicada. Esta constante de proporcionalidade é a resistência (R) do material. Então de acordo com os experimentos de Ohm, temos que V = RI, qual é conhecida como “Lei de Ohm”. Mas não foi somente essa constatação que Ohm observou. Ohm verificou experimentalmente que a resistência de um material resistor depende tanto do material que o constitui e das dimensões como de sua temperatura. Considerando um material resistor qualquer de comprimento L e secção transversal de área S, a uma dada temperatura, Ohm verificou que a resistência R do resistor é: Diretamente proporcional ao seu cumprimento e; Inversamente proporcional à área de sua secção transversal. Levando-se em conta esses fatores, pode-se escrever a II Lei de Ohm como: R=ρL/A Sendo ρ o coeficiente de proporcionalidade denominado resistividade elétrico do material que constitui o condutor. Neste aspecto, destacamos a utilização de fios (condutores ), no transporte de energia elétrica, os quais notamos que oferecem certa resistência a passagem de corrente elétrica ao longo de seu percurso. O relatório em questão buscará demonstrar que alguns fatores como o comprimento e o diâmetro do condutor, influenciarão bastante no transporte de energia; levando em conta os conceitos importantes considerados na Segunda Lei de Ohm. Nesta iremos por meio de dados adquiridos em experiência no laboratório de Física B da UFS; perceber o conceito Ohm por Metro auxiliado por gráficos e discussões dos dados analisados. Para tanto, utilizaremos o Manual de Laboratório de Física B, elaborado pelo Dr. Clifson Rolemberg Andrade passo a passo mediante a supervisão da Dr.ª Márcia Regina Pereira Attie, em aula no dia 17 de setembro de 2010 no laboratório acima mencionado. 4 2 REFERENCIAL TEÓRICO Se os Resistores são componentes destinados a limitar a passagem da corrente elétrica, então quanto é se esperar que quanto maior for o tamanho desse percurso maior será a resistência. A escolha adequada do material a ser usado como resistor leva em conta a temperatura que ele deverá atingir, lembre-se de que ele não pode derreter, e também a sua capacidade de resistir à corrente elétrica. Essa capacidade é diferente para cada tipo de material e, por isso, ela é denominada de resistência específica. O valor da resistência específica do material vai dizer se ele é bom condutor ou não: quanto maior for esse valor, maior será a resistência que ele oferece à corrente (GREF – IF USP, 7-13). Segundo Macedo (CESAD 2009, pág.131). A lei de Ohm pode ser anunciada de outra maneira. A razão entre o campo elétrico e a densidade de corrente é uma constante. Esta constante é chamada de resistividade e é expressa por: A unidade é dada por Ω.m. A qual é bem característica de cada material. Quanto maior resistividade (dificuldade a passagem de cargas) menos condutor é o material. Sendo assim, a condutividade é o inverso da resistividade. 5 3 METODOLOGIA 3.1 TIPO DE PESQUISA O relatório apresentado se classifica quanto à natureza em resumo de estudo, sendo de objetivo descritivo e elaborado em procedimento de campo e é foco de objeto de laboratório. 3.2 IDENTIFICAÇÃO GERAL A instituição onde se realizou o experimento foi a Universidade Federal de Sergipe, na disciplina de Física B em 17 de setembro de 2010, no departamento de Física em laboratório didático com duração de aproximadamente 100 minutos. 3.3 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS Foi utilizado um Multímetro, Cabos padrões 05 réguas com fio de metal. 3.4 PROCEDIMENTO DE BANCADA a) Segunda Lei de Ohm Inicialmente foi feito o procedimento de segurança para utilização dos equipamentos eletrônicos e a padronização na conexão dos cabos, a cerca do entendimento e utilização do multímetro. Logo após foi feita a medição de resistências para cada metal disposto em cada régua. Essa medição foi feita ora variando o comprimento de cada metal, ora o diâmetro. Ou seja, cada régua continha, um metal, com determinado diâmetro, que da forma que estava disposto podia ser medida a resistência para diversos comprimentos. Os respectivos dados estão dispostos na tabela adiante. 3.5 MÉTODO DE PROCEDIMENTO O método e procedimento foram comparativos onde foram verificadas as semelhanças 6 com material teórico estudado tanto em sala de aula quanto em laboratório. 3.6 TRATAMENTO DE DADOS Os valores e dados contidos neste relatório formam observados durante o experimento em laboratório e anotados. Tais dados serviram para elaboração das tabelas e dos gráficos. 7 4 ANÁLISE DE RESULTADOS Régua_1 (Costantan- D-0,2) - Nesse experimento foi observado a resistência do fio de Constantan, de 0,2mm de diâmetro. Verificamos que variando o comprimento, podemos considerar que sua resistência cresce proporcionalmente, conforme tabela, e gráfico em Anexo. Régua_2 (Constantan- D-0,4) – O mesmo material Constantan só com seu diâmetro aumentado, para 0,4. Verificamos que a proporção entre o comprimento e a resistência se mantém. Resistência e diâmetro estão na área de atuação de uma carga ao longo do condutor. Podemos compensar um fio curto com um de diâmetro maior. Resistência elétrica (ohm) para os comprimentos do fio em mm Material Diametro (mm) 400 800 1200 1600 2000 Constantan 0,2 6,4 12,7 19,2 25,1 31,3 Constantan 0,4 2,1 3,7 5,3 7 8,7 0 500 1000 1500 2000 2500 0 10 20 30 40 Canstantan D(0,2) - (mm x Ohm) Comprimento x Resistencia 0 500 1000 1500 2000 2500 0 2 4 6 8 10 Canstantan D(0,4) - (mm x Ohm) Comprimento x Resistencia 8 Régua_3 (Cobre- D-0,2) – Observamos que a Resistência desse material, com diâmetro 0,2mm, se comporta de maneira mais instável com relação à proporcionalidade da resistência versus comprimento. Mas ainda podemos considerá-la linear. Régua_4 (Cobre- D-0,5) – Com o aumento do diâmetro do fio de cobre tivemos dificuldade em verificar sua leitura no Amperímetro. Afora as anomalias devido a maus contados e calibragem dos cabos e leitores, analisamos que o Cobre foi o material onde tivemos a menor variação da resistência versus comprimento, juntamente com um menor valor da mesma. Associamos então essa característica a pouca ou quase nenhuma oscilação no valor da resistência quando aumentamos seu diâmetro. Então podemos afirmar que o aumento do diâmetro do cobre causa uma menor resistividade e devido às suas características físicas e químicas, e como sua resistência não é alta e não varia muito, o cobre é um bom condutor de corrente. Tabela 1: Resistência elétrica (ohm) para os comprimento do fio em mm Material Diametro (mm) 400 800 1200 16002000 Cobre 0,2 0,6 0,8 1,1 1,3 1,5 Cobre 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0 500 1000 1500 2000 2500 0 0,5 1 1,5 2 Cobre D(0,2) - (mm x Ohm) Comprimento x Resistencia 9 Régua_5 (Ferro- D-0,2) – O Ferro tem o mesmo comportamento dos condutores já citados, variando proporcionalmente a resistência de acordo com o comprimento. 0 500 1000 1500 2000 2500 0 5 10 15 Ferro D(0,2) - (mm x Ohm) Comprimento x Resistencia Tabela 1: Resistência elétrica (ohm) para os comprimento do fio em mm Material Diametro (mm) 400 800 1200 1600 2000 Ferro 0,2 2,1 4,3 5,7 7,9 11,8 10 5 CONCLUSÕES No mundo onde a palavra chave é a informatização, não podemos esquecer-nos do material que torna possível as conexões entre os equipamentos. Os metais estão por todo lado, no nosso dia a dia, saber qual melhor material para ser usado em determinadas conexões, seja ela de uma lâmpada doméstica ou chip de pen drive, é essencial para o mundo moderno. O uso de um metal com resistência disforme ao processo pode levar a prejuízos. Nesse módulo vimos que os materiais diferem um do outro, por suas características físicas e químicas, no nosso caso suas resistividades. Essas características são de suma importância quando estamos analisando um sistema elétrico ou eletrônico. Com os dados obtidos enxergamos como se comporta a resistência de alguns materiais e testamos a validade da II Lei de Ohm. 11 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALEXANDER, Charles K.; SADIKU, Matthew N. O.; Fundamentos de circuitos elétricos. São Paulo: (Boockman) Artmed Editora S.A., 2000; MACEDO, Marcelo Andrade. Física B/ Marcelo Andrade Macêdo -- São Cristóvão: Universidade Federal de Sergipe, CESAD, 2009; Física fundamental – Novo: Volume único, 2 grau/Regina Azenha Bonjorno...[et. al.]. – São Paulo: FTD,1999;