A lei de Ohm final

Prévia do material em texto

A 1a Lei de Ohm 
Introdução: 
 A 1a Lei de Ohm trata da relação entre três grandezas elétricas: 
1. A corrente elétrica: 
Unidade: Ampère 
Símbolo: A 
Representação: i ou I 
 
2. A tensão elétrica ou diferença de potencial (d.d.p) 
Unidade: Volt 
Símbolo: V 
Representação: U ou V 
 
3. A resistência elétrica 
Unidade: Ohm 
Símbolo: Ω 
Representação: R 
 
 A relação entre essas grandezas foi descoberta por George Simon Ohm (1787 –
1854) em 1827 e recebeu seu nome (Lei de Ohm), assim como a unidade de resistência 
elétrica (ohm). 
 Ohm comprovou através de seus experimentos que aplicando uma tensão (V) 
nas extremidades de um condutor, e mantendo constante a temperatura do mesmo, 
nota-se que a tensão (V) será proporcional a corrente (I) que circula por esse resistor, 
assim para diferentes tensões aplicadas a esse condutor teremos a relação: 
Relação entre tensão e corrente num mesmo circuito elétrico 
 
Fonte: KELLY, Mark. Physics Lab: Ohm’s Law using a PhET Simulation, Physics with Computers, Northeastern State 
University – NSU - Chaparral High School, 2008. 
 Ohm chamou essa constante de proporcionalidade entre a tensão (V) e a 
corrente elétrica e (I) de “resistência elétrica” do condutor, representando-a pela letra 
R e chamando-a de “ohm” simbolizada pela letra grega Ω. 
 
Passando tudo em função da tensão (V), a 1ª Lei de Ohm escrita 
matematicamente fica do seguinte modo: 
 
 Portanto, se conhecermos os valores de duas variáveis desta equação 
podemos calcular a terceira: 
 
Fonte: CHINAGLIA, Dante, Luis . Apostila Laboratório de Física Experimental, Departamento de Física, IGCE, Unesp, 
Rio Claro 2015, pp 34-39 
 
Para facilitar o estudo mostramos abaixo uma representação gráfica desta lei, o 
triângulo da lei de Ohm: 
 
Fonte: www.labdeletronica.com.br 
 
Na época em que Ohm realizou seus experimentos ele utilizou condutores 
elétricos de diferentes materiais como o cobre, o ferro, o alumínio, a prata, para chegar 
a seus resultados. No nosso experimento iremos utilizar resistores que são 
dispositivos de circuitos elétricos que possuem resistência à passagem da corrente 
elétrica por ele. Para saber mais sobre resistores e como são utilizados acesse: 
http://www.infoescola.com/fisica/resistores/ 
 Os resistores que obedecem a essa lei são chamados de resistores ôhmicos. 
Experimento: 
Objetivos: 
• Parte 1 - Determinar a relação entre a diferença de potencial (tensão), a 
corrente elétrica e a resistência elétrica em um circuito simples. 
 
• Parte 2 – Verificar a 1ª Lei de Ohm, construindo e analisando o gráfico da 
tensão elétrica contra a corrente elétrica (VxI) 
 
Neste experimento vamos simular um circuito elétrico simples mostrado na 
figura baixo: 
 
 
 
Materiais Utilizados: 
 Computador com conexão à internet 
 Uma calculadora simples 
 PhET Simulação - Lei Ohms 
 Logger Lite – este software é gratuito, criado pela empresa Vernier e deve ser 
baixado e instalado em seu computador – Endereço: 
http://www.vernier.com/products/software/logger-lite/#download 
 Tabela para a anotação dos dados - nome do arquivo: tabela_lei_de_ohm.gmbl 
OBSERVAÇÃO: Este arquivo é uma tabela que pode ser lida pelo programa 
Logger Lite e deverá ser preenchida com os dados extraídos da simulação. 
Pode ser baixado no link: 
https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0 
 
Acertos iniciais para a realização do experimento: 
1. Baixe e instale o programa Logger Lite 
https://www.dropbox.com/s/l5i3gcitybpd5ep/LoggerLite18Installer.exe?dl=0 
 
2. Baixe e abra dando um duplo click no arquivo “tabela_lei_de_ohm.gmbl”. Se o 
programa Logger Lite já estiver instalado ela abrirá sem problemas. 
https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0 
 
3. Em seu navegador de internet abra o simulador da Lei de Ohm no endereço: 
http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt.html 
 
Experimento – Parte 1: 
Determinar a relação entre a diferença de potencial (tensão elétrica), a corrente 
elétrica e a resistência elétrica em um circuito simples. 
Na tela do Simulador da Lei de Ohm: 
(http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt.html 
 
Simulador online PHET - Lei de Ohm 
 
Fonte: http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt.html 
Deixe o controle deslizante da resistência fixado em seu valor padrão (550 Ω), 
mova o controle deslizante da tensão (V). Observe o que acontece com o valor da 
corrente (I) e responda as questões: 
- Se eu aumentar a tensão o que acontece com a corrente elétrica? 
Resp: o valor da corrente elétrica aumenta 
 
- E se eu diminuir a tensão o que acontece com a corrente elétrica: 
Resp: o valor da corrente elétrica diminui 
- Mantendo o valor da resistência em 550 Ω, acerte o valor da tensão para 3 V. Anote 
o valor da corrente. 
Resp: 5,5 mA 
 
- Agora mantendo o mesmo valor de resistência (550 Ω), duplique o valor da tensão (6 
V). Anote o novo valor da corrente elétrica. O que aconteceu quando dupliquei o valor 
da tensão? 
Resp: 10,9 mA. A corrente praticamente duplicou de valor também. 
 
- Qual a relação que existe entre a corrente elétrica e a tensão elétrica? 
Resp: Quando aumento o valor da tensão elétrica do circuito o valor da corrente 
elétrica que circula no mesmo aumenta também. Ao dobrar a tensão a corrente dobra. 
Então podemos dizer que a corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão 
elétrica aplicada ao circuito. 
 
- Agora deixe a tensão elétrica fixada em 6 V e aumente o valor da resistência elétrica. 
O que acontece com a corrente elétrica quando eu aumento a resistência? 
Resp: A corrente diminui. 
 
- E quando eu diminuo a resistência de meu circuito, o que acontece com a corrente 
elétrica que circula no mesmo? 
Resp: A corrente aumenta. 
 
Qual a relação entre a corrente elétrica e a resistência elétrica num circuito quando 
mantemos a tensão do mesmo constante? 
Resp: A corrente elétrica é inversamente proporcional a resistência elétrica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Experimento – Parte 2: 
Verificar a 1ª Lei de Ohm, construindo e analisando o gráfico da tensão elétrica 
contra a corrente elétrica (VxI) 
Agora abra o arquivo tabela_lei_de_ohm.gmbl. A tela do programa ficará 
assim: 
 
Volte à tela do simulador da Lei de Ohm, fixe a resistência elétrica 
aproximadamente em 300 Ω e coloque o valor da tensão em 1,5 V. Observe que a 
corrente que aparece no simulador está em miliamperes (mA), mas nas tabelas 1 e 2 
os valores das correntes obtidas devem estar em amperes (A). Para converter mA em 
A multiplique o valor da corrente obtida no simulador por 10-3 (0,001). Por exemplo, 
para a resistência de 300 Ω e a tensão de 1,5 V a corrente que será mostrada no 
simulador será de 5 mA. Para transformar essa corrente em amperes (A) faça 5 
multiplicado por 0,001 = 0,005 A. Esse é valor que deve ser anotado na planilha. 
 
Abaixo apresentamos uma tabela com os múltiplos e submúltiplos da corrente, 
tensão e resistência elétrica: 
 
Tabela com os múltiplos e submúltiplos da corrente, tensão e resistência elétrica 
 
Fonte: CHINAGLIA, Dante, Luis . Apostila Laboratório de Física Experimental, Departamento de Física, 
IGCE, Unesp, Rio Claro 2015, pp 34-39 
 Note que quando você inserir o valor da corrente elétrica na planilha vai 
aparecer o ponto na janela gráfica do programa Logger Lite. Repita o processo, 
deixando o valor da resistência fixado em 300 Ω e variando as tensões em 3 V, 4,5 V, 
6 V, 7,5 V e 9 V. Não esqueça de converter os valores de mA para A. Anote as 
respectivas correntespara esses valores na tabela 1. Note que você vai ter em sua 
tela gráfica o conjunto de dados da tabela 1. 
 
Fonte: Tabela tabela_lei_de_ohm.gmbl - Programa Logger Lite V18 
 
Mude o valor da resistência para aproximadamente 600 Ω e repita os valores 
das tensões, fazendo a conversão de mA para A e anotando suas respetivas correntes 
na tabela 2. Após o preenchimento das tabelas 1 e 2, você deve obter na janela 
gráfica o seguinte resultado: 
 
Com o conjunto de pontos construídos, vamos fazer uma regressão linear com 
os pontos obtidos no experimento (Linear Fit). Clique na ferramenta “Analyse” na barra 
menu superior do programa Logger Lite e escolha a opção “Linear Fit”, como é 
mostrado na figura abaixo. 
Ferramenta "Analyse" do menu do programa Logger Litte 
 
Fonte: Logger Lite v 18 
 
Na janela que vai abrir escolha qual tabela você quer utilizar para fazer o linear 
fit, no caso escolha as duas tabelas e de ok: 
Selecionando as tabelas que serão usadas para fazer a regressão linear 
 
Fonte: Tela do programa Logger Lite 
 
Análise gráfica da regressão linear (linear fit) dos pontos 
obtidos do experimento e conclusão. 
Abaixo a figura do gráfico da regressão linear (linear fit) feita pelo programa 
Logger Lite: 
 
Note que a ferramenta “linear fit” do programa Logger Lite aproxima os pontos 
por uma reta e exibe os valores para cada função. Note também que a função que ele 
usa para fazer isso é uma função do primeiro grau ou equação da reta que é do tipo 
y=ax+b. No nosso caso o programa exibirá a equação V=ml+b, onde V é o valor da 
tensão, m é o coeficiente de inclinação da reta, l o valor da corrente e b é uma 
constante. Como a reta passa pela origem, (passa pelo ponto 0,0), então o valor de b 
é zero. 
Também podemos notar que a inclinação da reta (m) é o próprio valor da 
resistência que utilizamos no experimento por consequência o valor da resistência 
pode ser calculado pela equação: 
 
Por fim a equação da reta então será V = R.I, exatamente como Ohm 
comprovou em seus experimentos. A tensão elétrica ou d.d.p. (V) aplicada à um 
circuito elétrico é diretamente proporcional ao produto da resistência pela 
corrente elétrica que circula no mesmo, ou: 
 
 
 
Nota: 
Este experimento foi adaptado da Disciplina “Laboratório de Física II – 
Eletricidade e Óptica” – Curso de Graduação em Física – ministrada pelo Prof. Dr. 
Dante Luís Chinaglia – Departamento Física – IGCE – UNESP de Rio Claro. 
Material de apoio: 
Vídeos: 
- Georg Simon Ohm e a Resistência Elétrica 
https://www.youtube.com/watch?v=5WtcgvxBpx4 
- 1a Lei de Ohm 
https://www.youtube.com/watch?v=jEl0OjDwWO4 
 
 
Sites para consulta: 
Biografia - George Simon Ohm - http://www.brasilescola.com/fisica/georg-simon-
ohm.htm - último acesso em 28/07/2015 
Lei de Ohm - http://www.infoescola.com/fisica/leis-de-ohm - último acesso em 
28/07/2015 
Triângulo da Lei de Ohm: http://labdeeletronica.com.br/triangulo-de-ohm - último 
acesso em 01/08/2015 
Resistores: http://www.infoescola.com/fisica/resistores/ - último acesso em 01/08/2015 
Laboratório de Eletrônica: www.labdeletronica.com.br - último acesso em 01/08/2015 
 
Simulador PHET online 
https://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt_BR.html 
 
Software: Logger Lite 
Esse programa deve ser baixado e instalado no computador do aluno. É gratuito: 
http://www.vernier.com/products/software/logger-lite/#download 
Nome do arquivo de instalação: LoggerLite18Installer.exe 
 
Arquivo para a anotação e modelagem dos dados: 
tabela_lei_de_ohm.gmbl 
https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0 
 
Bibliografia: 
CHINAGLIA, Dante, Luis . Apostila Laboratório de Física Experimental, 
Departamento de Física, IGCE, Unesp, Rio Claro 2015, pp 34-39 
HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Física 3, volume 2, 5 Ed. Rio 
de Janeiro: LTC, 2004. 384 p. 
BISQUOLO, Paulo Augusto. Resistência elétrica, resistividade e leis de Ohm. 
Disponível em: (http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u46.jhtm) acessado em 
23/01/2010. 
KELLY, Mark. Physics Lab: Ohm’s Law using a PhET Simulation, Physics with 
Computers, Northeastern State University – NSU - Chaparral High School, 2008.