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Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Resistência de circuitos elétricos Felipe Cângero Spadacio 23962 João Pedro de Oliveira Braga 24110 Lucas Raposo Carvalho 23872 ITAJUBÁ 2012 Universidade Federal de Itajubá Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química Felipe Cângero Spadacio 23962 João Pedro de Oliveira Braga 24110 Lucas Raposo Carvalho 23872 Resistência de circuitos elétricos Relatório submetido ao Prof.ª Pedro, como requisito parcial para aprovação na disciplina de Metodologia Científica do curso de graduação em Química Bacharelado da Universidade Federal de Itajubá. ITAJUBÁ 2012 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................ 4 2. MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................... 5 2.1 Materiais .................................................................................................. 5 2.2 Métodos ................................................................................................... 5 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................ 8 4. CONCLUSÃO ............................................................................................ 11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 12 1. INTRODUÇÃO Nas extremidades de um condutor metálico, que possua elétrons livres, são conectados um polo positivo e outro polo negativo. Nesse ato, os elétrons livres anteriormente desordenados passam a executar um movimento constante, ou seja, ordenado e com um sentido, gerando a corrente elétrica. Várias são as maneiras de se estudar essa corrente por meio de práticas. Tomando um conjunto de caminhos que permitem passagem de corrente elétrica estando ligado à um multímetro e um amperímetro, temos um circuito, que também está ligado a uma peça móvel que oferece uma resistência. Estudando a corrente nesse sistema, buscamos obter o valor de sua corrente real e de sua tensão real. A corrente real é definida basicamente pela quantidade de carga elétrica (negativa) transportada pelos elétrons dividido pelo intervalo de tempo. Esse é o sentido real da carga, sendo o outro sentido chamado de convencional. Entretanto sendo um sentido numérico, não existe diferença matemática entre esses sentidos. A tensão real é a carga aplicada dividida pela área real de uma seção transversal através da qual a carga opera. Leva em conta a variação na seção transversal que ocorre ao se trocar a carga. Nesses objetivos e com o auxílio do circuito e seus componentes buscam-se os valores pra determinação por meio de sentenças matemáticas. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Materiais Para a prática foram usados os seguintes equipamentos: • Fonte DG ajustável – 18V/1,5ª (MOD. FA.1001)tm; • Multímetro Digital ICEL (Manaus) – MD-6111; • Multímetro Analógico ICEL (Manaus) – MA-60; • Circuito elétrico com resistência de 1KΩ. • Chave para fechamento de circuitos (Bipolo). 2.2 Métodos • Utilizando o circuito elétrico de Tensão Real: Utilizando valores de tensão próximos aos respectivos valores de tensão demonstrados na tabela 1, como valores para V da fonte, observou-se a tensão no multímetro analógico e a corrente no multímetro digital. Os valores adotados para fundos de escala bem como a tensão lida e a corrente lida foram anotados na folha de dados e passados para a tabela 1. • Utilizando o circuito elétrico de Corrente Real: Todos os passos usados para fazer medições de corrente e tensão no circuito de tensão real foram usados no circuito de corrente real. Feitas as análises das correntes e tensões, foi necessário calcular a resistência obtida através de cada par de medições, com sua respectiva incerteza, fazendo uso da seguinte fórmula (Fórmula 1: Cálculo de resistência elétrica e sua incerteza): 22 I I V V I V I V RR Onde: • R: Resistência em ohms (Ω) • ∆R: Incerteza da resistência • V: Tensão em volts (V) • I: Correntes em ampéres (A) • ∆V: Incerteza da tensão • ∆I: Incerteza da corrente Calculando as correntes obtidas, foi necessário obter os desvios percentuais de cada uma dessas medidas, em relação à media das resistência obtidas para cada tipo de circuito, utilizando a seguinte fórmula (Fórmula 2: Cálculo do desvio percentual de Resistência): 1001 / / IV IV Onde: • V: Tensão em volts (V) • I: Corrente em ampéres (A) 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES • Tabela 1: Medidas obtidas no circuito de tensão real: Medidas do Circuito de Tensão Real Valores para V da fonte 18 16 14 12 10 8 6 Tensão Lida - VL (V) 19,6 20,8 18,3 17,1 13,7 11,3 8,6 Fundo de Escala - FEV (V) 50 50 50 50 50 50 50 Valor da Tensão - (V±∆V) (V) 19,6±2,6 20,8±2,6 18,3±2,6 17,1±2,6 13,7±2,6 11,3± 8,6±2,6 Corrente Lida - IL (mA) 18,2 19,32 16,8 15,26 11,99 9,86 7,18 Fundo de Escala - FEI (mA) 20 20 20 20 20 20 20 Valor da Corrente - (I±∆I) (mA) 18,2±0,18 19,32±0,19 16,80±0,17 15,26±0,16 11,99±0,13 9,87±0,11 7,18±0,09 V/I (x1000 Ω) 1,076±0,143 1,076±0,132 1,090±0,154 1,120±0,160 1,43±0,217 1,150±0257 1,198±0,362 ([(V/I)/{V/I}] - 1) x100 (%) 4,09 4,09 2,85 0,17 1,187 2,49 6,77 • Tabela 2: Medidas obtidas no circuito de corrente real: Medidas do Circuito de Corrente Real Valores para V da fonte 18 16 14 12 10 8 6 Tensão Lida - VL (V) 19,2 19,1 18 16,3 14 11,2 8,6 Fundo de Escala - FEV (V) 50 50 50 50 50 50 50 Valor da Tensão - (V±∆V) (V) 19,2±2,6 19,1±2,6 18,0±2,6 16,3±2,6 14,0±2,6 11,2±2,6 8,6±2,6 Corrente Lida - IL (mA) 18,23 18,53 16,71 15,07 12,68 9,81 7,27 Fundo de Escala - FEI (mA) 20 20 20 20 20 20 20 Valor da Corrente - (I±∆I) (mA) 18,23±0,18 18,53±0,18 16,71±0,17 15,07±0,16 12,68±0,14 9,81±0,11 7,27±0,09 V/I (x1000 Ω) 1,053±0,142 1,031±0,140 1,100±0,0154 1,082±0,171 1,104±0,203 1,142±0,266 1,182±0,357 ([(V/I)/{V/I}] - 1) x100 (%) 4,18 6,18 0,09 1,54 0,45 3,91 7,55 • Gráfico 1: Resistências no circuito de Tensão Real • Gráfico 2: Resistências no circuito de Corrente Real Durante a prática realizada, as medidas registradas no amperímetro variavam conforme a corrente percorria o circuito. Por alguns segundos foram registradas medidas constantes, que foram usadas como o valor pra efetuar todos os outros cálculos durante o experimento. Essas oscilações nas medidas, assim como os desvios percentuais serem relativamente altos, se devem ao fato de que a fonte usada já não está em suas melhores condições e não é constante no envio de carga para o circuito, gerando pequenas falhas e dificultando a exatidão nos dados. 0 5 10 15 20 25 7,18 9,86 11,99 15,26 16,8 19,32 18,2 Circuito de Tensão Real Resistência (V/I) 0 5 10 15 20 25 7,18 9,8611,99 15,26 16,8 19,32 18,2 Circuito de Corrente Real Resistência (V/I) Além disso, a utilização do multímetro analógico pode gerar erros sistemáticos, pois a leitura de suas medidas pode ser influenciada por dificuldades em olhar de forma precisa os valores no visor, o que acontece com menos intensidade no digital. Por fim, caso fosse utilizado um fundo de escala mais apropriada para a realização das medidas, os resultados poderiam ter sido mais preciso, diminuindo a probabilidade de erro durante o experimento. Um possível ajuste seria a diminuição do fundo de escala para tensão de 50 V para 20 V, aumentando a precisão. 4. CONCLUSÃO Conclui-se que instrumentos muito usados podem vir a influenciar visivelmente em medições feitas em experimentos, como visto na utilização da fonte de tensão deste experimento. Além disso, o uso de instrumentos que proporcionem uma medição mais complicada pode influenciar também os resultados obtidos em um experimento. Por fim, particularizando o caso de comportamentos ôhmicos à esse experimento, conclui-se que o comportamento destes circuitos é ôhmico admitindo-se desvios de até 6,77% para o de tensão real e de até 7,55% para o de corrente real. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS • Definição de tensão real. Instron. Disponível em: http://www.instron.com.br/wa/glossary/True-Stress.aspx. Acesso em 11 de junho. • Circuito Elétrico. Colégio Web. Disponível em: http://www.colegioweb.com.br/fisica/circuito-eletrico.html. Acesso em 11 de junho. • Roteiro do experimento “Determinando Resistências Elétricas”. Metodologia Científica. 2012. UNIFEI.
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