Experimento Lei de Ohm

Prévia do material em texto

Pontifícia Universidade Católica de Campinas
 Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologia
 
Faculdade de Engenharia Civil
(Lei de Ohm - Circuito Equivalente)
Alunos: Igor Magalhães RA: 13059258
		Kevin Mazzini RA: 13192181
		Lucas Urtaran RA: 13179569
Mariana Gomes RA: 13080791
Mariana Massuda RA: 13111612
 
Campinas, 24 de Setembro de 2014
Sumário
Introdução ............................................................................................. 03
Objetivo ................................................................................................. 03
Descrição dos equipamentos ................................................................ 04
Equipamentos de medição .......................................................... 04
Procedimento experimental .................................................................. 07
Análise dos resultados ...........................................................................08
Conclusão ..............................................................................................12
Referências ............................................................................................13
Introdução
Neste experimento, buscou-se comprovar a Lei de Ohm, que relaciona a corrente que passa por um resistor e a tensão aplicada pelo mesmo, isto é, quanto maior for à dificuldade que o resistor oferece a passagem de corrente, maior será a tensão aplicada para estabelecer um valor de corrente, sendo esta lei amplamente utilizada em circuitos elétricos e eletrônicos. (ELETRONPI, 2014)
	Desta forma, adotou-se uma relação matemática U=R.I, onde U é a diferença de potencial (Volts = V), I é a corrente elétrica (Àmpere = A) e R é a resistência elétrica (Ohm = Ω). (USP,2014)
	Utilizou-se para o experimento o multímetro, que faz a medição de várias grandezas elétricas, juntamente com uma fonte que mede a tanto a corrente quanto tensão.
	Sendo assim, o experimento buscar estabelecer relações entre corrente elétrica, resistência e diferença de potencial em um circuito em série e em paralelo, segundo a Lei de Ohm.
Objetivo
Demonstrar a Lei de Ohm, traçando a linearidade da dispersão dos pontos encontrados, no gráfico U (diferença de potencial) por I (corrente), levando em consideração para o cálculo dos pontos do gráfico, um circuito em série e um em paralelo.
Descrição dos equipamentos
3.1 Equipamentos de medição
Para o experimento foram utilizados os seguintes equipamentos:
Na Figura 3.1.1 - Painel acrílico de associação de resistores (vista frontal).
 Figura 3.1.1
Na Figura 3.1.2 – Painel acrílico de associação de resistores (vista posterior).
 Figura 3.1.2
A partir da figura 3.1.1 e 3.1.2 pode-se observar resistores dispostos em série e em paralelo, onde em cada extremidade do circuito há um dispositivo para plugar um cabo.
Na Figura 3.1.3 – Estão os cabos utilizados
 Figura 3.1.3
Na figura 3.1.3 é apresentado o tipo de cabo utilizado no experimento, sendo ele com dois pinos e cores diferentes para facilitar a diferenciação no momento da conexão aos demais equipamentos. Foram utilizados três cabos.
Na Figura 3.1.4 – Fonte de tensão regulável.
 Figura 3.1.4
A fonte de tensão regulável (figura 3.1.4) é um fornecedor de determinado valor de tensão e de corrente. No experimento foi utilizado apenas a função fonte de tensão. Este equipamento possui entradas para conexão de 3 cabos e regulagem para variação da voltagem e corrente fornecida.
Na Figura 3.5 – Multímetro utilizado nas medições.
 Figura 3.5
O multímetro (Figura 3.5) é um equipamento empregado para realizar a medição de diversas grandezas elétricas. No experimento foi utilizado para a medição da resistência do circuito e da corrente.
Na Figura 3.6 – Tabela de cores para medição de resistência.
 Figura 3.6
Outro método utilizado para a verificar a resistência dos resistores em questão, foi a partir da utilização da figura 3.1.6, onde apresenta a equivalência das cores observadas em cada resistência.
Procedimento experimental
Primeiro Passo: Para realização do experimento, é necessário um multímetro, uma fonte de tensão regulável, um painel de associação de resistores, cabos para conexão dos resistores, uma fonte de tensão e uma tabela de cores para medição de resistência.
Segundo Passo: Após obtenção dos materiais necessários para realização do experimento, deve-se utilizar da tabela de cores para cálculo da resistência do circuito e o multímetro para verificação da mesma. Para a utilização do multímetro é necessário ajustar o equipamento adequadamente, selecionando a opção medição de ohns e colocando um valor acima do esperado, pois o aparelho mede até o número indicado.
Terceiro Passo: Após calculada a resistência do circuito, o mesmo é ligado à fonte de tensão regulável, para que nele seja exercido uma tensão regulada e o multímetro ligado ao circuito, indicara a corrente que está passando pelo mesmo (figura 4.1). Para a utilização do multímetro para a medição de intensidade da corrente é necessário ajustar o aparelho para a medição em amperes.
Nas medições houve atenção para que não se ultrapassasse a resistência do circuito, pois poderia ocorrer a queima do mesmo, além de sempre verificar se todos os equipamentos já estavam conectados antes de serem ligados.
Os passos descritos foram realizados duas vezes, um para um circuito em série (R2) outro para circuito em paralelo (R5 e R6). Foram coletados vinte dados de intensidade de corrente e tensão para o circuito em série e trinta dados para o circuito em paralelo. 
Na Figura 4.1 – Está sendo realizada a medição da corrente elétrica.
 Figura 4.1
Análise dos resultados
Na figura 5.1 estão os dados obtidos nas medições da associação de resistores em série:
	Em série
	R = 100Ω (cores)
	R = 100Ω (multímetro)
	 
	U
	i
	
	U
	i
	1
	1,50
	14,90
	11
	5,20
	52,10
	2
	2,00
	20,50
	12
	5,50
	54,80
	3
	2,30
	23,00
	13
	5,70
	57,30
	4
	2,80
	28,20
	14
	6,00
	60,20
	5
	3,20
	31,90
	15
	6,50
	65,80
	6
	3,40
	34,10
	16
	7,40
	74,90
	7
	3,70
	36,70
	17
	7,70
	77,50
	8
	3,90
	38,60
	18
	8,60
	87,50
	9
	4,50
	45,30
	19
	8,32
	83,90
	10
	4,90
	48,80
	20
	8,70
	87,75
 Figura 5.1
Na figura 5.2 estão os dados obtidos nas medições da associação de resistores em paralelo:
	Em paralelo
	R = 100Ω (cores)
	R/2 = 48Ω (multímetro)
	 
	U
	i
	
	U
	i
	1
	0,00
	0,00
	11
	4,10
	81,60
	2
	1,50
	29,80
	12
	4,20
	84,70
	3
	1,90
	38,50
	13
	4,40
	87,80
	4
	2,20
	44,00
	14
	4,60
	91,20
	5
	2,50
	49,80
	15
	4,70
	94,80
	6
	2,80
	57,00
	16
	5,40
	109,20
	7
	3,10
	61,60
	17
	5,90
	117,90
	8
	3,40
	68,30
	18
	6,20
	125,00
	9
	3,70
	74,40
	19
	6,50
	132,10
	10
	3,9077,40
	20
	6,80
	137,50
 Figura 5.2
Na figura 5.3 está a tabela utilizada na linearização dos pontos obtidos através dos dados da associação de resistores em série, a qual está apresentada na figura 5.4:
	N
	20
	
	imediana
	511,8729
	
	
	
	
	
	U
	i
	U^2
	U*i
	(i-imediana)²
	(i-a)²
	
	
	
	
	1,50
	14,90
	2,250
	22,350
	246982,1
	22,57868
	
	a
	10,1483
	
	2,00
	20,50
	4,000
	41,000
	241447,3
	107,1578
	
	b
	-0,47442
	
	2,30
	23,00
	5,290
	52,900
	238996,7
	165,1663
	
	
	
	
	2,80
	28,20
	7,840
	78,960
	233939,5
	325,864
	
	R - quadrado
	0,989737
	3,20
	31,90
	10,240
	102,080
	230374
	473,1366
	
	
	
	
	3,40
	34,10
	11,560
	115,940
	228266,9
	573,6841
	
	
	
	
	3,70
	36,70
	13,690
	135,790
	225789,3
	704,9929
	
	
	
	
	3,90
	38,60
	15,210
	150,540
	223987,2
	809,4994
	
	
	
	
	4,50
	45,30
	20,250
	203,850
	217690,3
	1235,642
	
	
	
	
	4,90
	48,80
	24,010
	239,120
	214436,5
	1493,954
	
	
	
	
	5,20
	52,10
	27,040
	270,920
	211391,1
	1759,945
	
	
	
	
	5,50
	54,80
	30,250
	301,400
	208915,6
	1993,775
	
	
	
	
	5,70
	57,30
	32,490
	326,610
	206636,5
	2223,283
	
	
	
	
	6,00
	60,20
	36,000
	361,200
	204008,4
	2505,173
	
	
	
	
	6,50
	65,80
	42,250
	427,700
	198981
	3097,112
	
	
	
	
	7,40
	74,90
	54,760
	554,260
	190945,3
	4192,783
	
	
	
	
	7,70
	77,50
	59,290
	596,750
	188679,8
	4536,252
	
	
	
	
	8,60
	87,50
	73,960
	752,500
	180092,4
	5983,286
	
	
	
	
	8,32
	83,90
	69,172
	697,785
	183161,9
	5439,121
	
	
	
	
	8,70
	87,75
	75,630
	763,098
	179882,7
	6021,573
	
	
	
	
	101,81
	1023,75
	615,183
	6194,753
	4254605
	43663,98
	
	
	
	
 Figura 5.3
 Figura 5.4
Na figura 5.5 está a tabela utilizada na linearização dos pontos obtidos através dos dados da associação de resistores em série, a qual está apresentada na figura 5.6:
	N
	20
	
	imediana
	781,3
	
	
	
	
	
	U
	i
	U^2
	U*i
	(i-imediana)²
	(i-a)²
	
	a
	20,20998
	
	0,00
	0,00
	0,000
	0,000
	610429,7
	408,4432
	
	b
	-0,48681
	
	1,50
	29,80
	2,250
	44,700
	564752,3
	91,96854
	
	
	
	
	1,90
	38,50
	3,610
	73,150
	551751,8
	334,5249
	
	R - quadrado
	0,990752
	2,20
	44,00
	4,840
	96,800
	543611,3
	565,9652
	
	
	
	
	2,50
	49,80
	6,250
	124,500
	535092,3
	875,5695
	
	
	
	
	2,80
	57,00
	7,840
	159,600
	524610,5
	1353,506
	
	
	
	
	3,10
	61,60
	9,610
	190,960
	517968,1
	1713,134
	
	
	
	
	3,40
	68,30
	11,560
	232,220
	508369
	2312,65
	
	
	
	
	3,70
	74,40
	13,690
	275,280
	499707,6
	2936,559
	
	
	
	
	3,90
	77,40
	15,210
	301,860
	495475,2
	3270,699
	
	
	
	
	4,10
	81,60
	16,810
	334,560
	489580,1
	3768,735
	
	
	
	
	4,20
	84,70
	17,640
	355,740
	485251,6
	4158,963
	
	
	
	
	4,40
	87,80
	19,360
	386,320
	480942,3
	4568,411
	
	
	
	
	4,60
	91,20
	21,160
	419,520
	476238
	5039,583
	
	
	
	
	4,70
	94,80
	22,090
	445,560
	471282,3
	5563,672
	
	
	
	
	5,40
	109,20
	29,160
	589,680
	451718,4
	7919,224
	
	
	
	
	5,90
	117,90
	34,810
	695,610
	440099,6
	9543,341
	
	
	
	
	6,20
	125,00
	38,440
	775,000
	430729,7
	10980,95
	
	
	
	
	6,50
	132,10
	42,250
	858,650
	421460,6
	12519,38
	
	
	
	
	6,80
	137,50
	46,240
	935,000
	414478,4
	13756,95
	
	
	
	
	77,80
	1562,60
	362,820
	7294,710
	9913549
	91682,22
	
	
	
	
Figura 5.5
 Figura 5.6
Conceitos físicos:
Lei de Ohm: Segundo o físico alemão Georg Simon Ohm (1787-1854), A razão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante, para um condutor mantido a temperatura constante. Constante denominada resistência elétrica.
R = V/I
R= é a resistência elétrica medida em ohm (Ω);
I=  é a intensidade da corrente elétrica medida em ampère (A);
V= é a diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou ddp) medida em volt (V)
Conclusão
Tendo em vista os resultados obtidos pelos cálculos e pelos gráficos gerados, podemos notar que o resistor apresentou um comportamento linear, sendo assim sua voltagem, bem como sua corrente são diretamente proporcionais.
Desta forma, verifica-se que se trata de um resistor ôhmico, onde a sua resistência se mantem constante e obedece a lei de Ohm “A intensidade da corrente que circula por um condutor é, a cada instante proporcional a diferença de potencial aplicada às extremidades do mesmo” criada pelo físico alemão, Georg Simon Ohm (1787-1854).
Através dos dados obtidos pode-se perceber que na associação de resistores em série 98,97% dos pontos são justificados pela reta. E que na associação de resistores em paralelo 99,08% dos pontos são justificados pela reta.
Referências
USP. Acervo da biblioteca. Disponível em: <http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20FFI0106%20LabFisicaIII/04-ResistenciaCorrenteEletrica.pdf>. Acessado em 18/09/2014.
ELETRONPI. Acervo da biblioteca. Disponível em: <http://www.eletronpi.com.br/lei_de_ohm.aspx>. Acessado em 18/09/2014.