Relatório 12 Circuitos Simples

Prévia do material em texto

1 
 
OBJETIVOS 
 Montar circuitos para determinar a característica tensão versus corrente de 
diferentes elementos resistivos; 
 Verificar experimentalmente a Lei de Ohm; 
 Distinguir condutores ôhmincos de não-ôhmicos; 
 Mostrar e verificar como funciona um divisor de tensão. 
 
 
MATERIAL 
 Fonte de tensão regulável; 
 Resistores R1 (100Ω/10W), R2 (180Ω/1W) e Rx (desconhecido); 
 Resistências R3 e R4 (filamento de lâmina); 
 Potenciômetro (10kΩ); 
 Multímetro digital (dois); 
 Cabos (diversos). 
 
 
FUNDAMENTOS 
 Para desenvolver esta prática, os alunos precisaram aplicar uma gama de 
conhecimentos sobre montagem de circuitos elétricos simples para organizar ligações 
em série, em paralelo e mistas entre os elementos que compõem tal sistema. Desta 
forma, medindo as diversas informações que um circuito oferece, como corrente e 
tensão, poderia ser obtida a informação necessária para classificar cada membro do 
sistema como ôhmico ou não-ôhmico. 
 Outro conhecimento a ser aplicado nesta prática é o da lei de Ôhm, que será testada 
neste experimento. Esta foi elaborada pelo físico alemão George Simon Ohm, que 
após demasiadas experiências, concluiu que a corrente elétrica que passa por um 
condutor é proporcional à tensão aplicada entre seus terminais. A partir dessa 
proposição, ele descobriu a propriedade que os resistores têm chamada de resistência, 
que é a razão da tensão aplicada sobre um resistor dividida pela corrente elétrica que 
passa sobre ele. Deste modo, temos a primeira lei de Ôhm da forma como ela é 
conhecida: 𝑅 =
𝑈
𝑖
. 
 Ademais, outra descoberta sobre os resistores é a de que para uns, o aumento da 
temperatura gera alteração em sua resistência, sendo estes chamados de resistores 
não-ôhmicos, enquanto outros mantêm sua resistência constante, sendo chamados de 
ôhmicos. Dessa forma, o enunciado da Primeira Lei de Ôhm é definido desta forma: 
“Em um condutor ôhmico, mantido à temperatura constante, a intensidade de 
corrente elétrica é proporcional à diferença de potencial aplicada entre suas 
extremidades, ou seja, sua resistência elétrica é constante”. 
2 
 
 Em termos matemáticos, a relação entre corrente e tensão é escrita dessa forma: 
U = R x i 
 Deste modo, há uma representação gráfica para a lei de Ôhm que é usada para 
resistores ôhmicos, expressa da seguinte forma: 
 
 Onde a corrente varia linearmente com o aumento da tensão aplicada. No caso de 
resistores não-ôhmicos, a relação linear apresentada acima também é válida, mas devido 
a sua resistência não ser constante, o gráfico não se apresenta da mesma forma. 
 Por fim, o último conceito aplicado nesta prática é o de circuito divisor de tensão, 
que nada mais é do que uma associação em série de resistores ligados a uma fonte de 
tensão. Neste circuito, a resistência equivalente é dada por: 
Req = R1 + R2 + R3 +...+ Rn 
E a corrente será dada por: 
i = E/ (R1 + R2 + R3 +...+ Rn) 
Para esta prática, como serão montados circuitos com apenas dois resistores, 
também poderemos estabelecer a relação: 
V1/V2 = R1/R2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Procedimento 1: Característica voltagem versus corrente de diferentes elementos 
resistivos. 
 Para iniciar a prática, foi medido o valor da resistência cujo valor nominal é de 
100Ω, e o valor medido foi de 100,2Ω. Em seguida, com a fonte de tensão desligada foi 
montado um circuito com um resistor e com os dois multímetros nos modos amperímetro 
e voltímetros conectados à fonte de tensão, da forma como já havia sido esclarecida nas 
práticas anteriores (amperímetro em série e voltímetro em paralelo ao resistor). 
 Em seguida, foi usado o valor nominal de R1 para calcular a corrente máxima que 
passaria pelo circuito, e assim, determinar a escala correta de calibragem do amperímetro. 
R = U/i 
100 = 10/i 
i = 0,1A = 100 mA 
Escala escolhida: 200 mA 
 O valor de tensão utilizada nos cálculos foi de 10V, pois é o maior valor que 
passará pelo circuito, gerando assim a maior corrente. Logo após, a fonte de tensão foi 
ligada e, a partir do valor 1V, foram medidos e anotados valores de corrente para suas 
respectivas tensões, na tabela que segue abaixo: 
V(volt) I(mA) 
1 10,2 
2 20,0 
3 30,6 
4 40,7 
5 50,5 
6 60,5 
7 70,7 
8 81,1 
9 91,1 
10 101,1 
 Posteriormente, já com a fonte de tensão desligada, a resistência R1 foi trocada 
pela R2, e os mesmos procedimentos foram repetidos, começando pela determinação da 
escala do amperímetro. A resistência nominal de R2 foi 180Ω, e a medida foi 180,2Ω. 
R = U/i 
180 = 10/i 
i = 0,056A = 56 mA 
Escala escolhida: 200 Ma 
 Abaixo, encontra-se a tabela com os valores de corrente obtidos para os valores 
de tensão aplicada no resistor R2: 
 
 
 
 
4 
 
V(volt) I(mA) 
1 5,7 
2 11,2 
3 16,6 
4 22,5 
5 28,0 
6 33,5 
7 39,1 
8 44,7 
9 50,1 
10 55,7 
 Continuando, a resistência R2 foi substituída pelo filamento de lâmpada de 
resistência R3 desconhecida. Para evitar que houvessem problemas com o multímetro, 
este foi colocado na escala de 200mA, uma vez que a resistência desconhecida nos 
impossibilita de calcular uma corrente máxima. Os resultados seguem dispostos na tabela 
abaixo: 
V(volt) I(mA) 
1 23,7 
2 34,6 
3 44,4 
4 52,6 
5 60,0 
6 66,6 
7 73,1 
8 78,8 
9 84,7 
10 89,8 
 Finalmente, foi substituído R3 por R4, este também um filamento de lâmpada de 
resistência desconhecida. Neste caso, a escala do amperímetro foi definida para 200mA, 
mas depois foi modificada para 20mA, para proporcionar uma medição mais adequada 
dos valores de corrente elétrica. Os resultados estão dispostos na tabela abaixo: 
V(volt) I(mA) 
1 1,25 
2 2,16 
3 2,72 
4 3,07 
5 3,37 
6 3,62 
7 3,85 
8 4,06 
9 4,29 
10 4,50 
 
 
 
5 
 
Procedimento 2: Circuito divisor de tensão 
 Para esta parte da prática, começou-se medindo a resistência de um resistor Rx, 
utilizando o ohmímetro do multímetro disponível, e assim obtivemos que Rx = 10,68kΩ. 
Em seguida, a fonte de tensão foi ajustada para 10V, com o auxílio do multímetro na 
função voltímetro, visto que o tempo de uso pode ter desvalidado as marcações da fonte, 
que precisam ser atualizadas. 
 Em seguida, foi montado o circuito de forma que a resistência Rx e o 
potenciômetro ficaram associados em série e ligados à fonte de tensão. A partir daí, o 
potenciômetro foi ajustado de modo a se obter a tensão indicada na tabela abaixo e, dessa 
forma, mediu-se a tensão sobre o potenciômetro, que está descrita abaixo: 
VRx (V) 9 7 5 3 
VAB (V) 0,94 2,95 5 * 
*Devido à limitação da capacidade do potenciômetro, não foi possível medir este último 
valor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
QUESTIONÁRIO 
1. Trace, em um mesmo gráfico, a tensão versus corrente elétrica para os dados 
das Tabelas 1 e 2. 
 
 
2. O que representa a declividade do gráfico da questão 1? Determine a 
declividade para o resistor R1 e também para o resistor R2. 
Representam a resistência dos resistores, que pode ser calculada pela lei 
de Ohm, onde temos: R = U/i. Assim, temos: 
R1 = 10/100 x 10
-3 R2 = 10/55 x 10
-3 
R1 = 100Ω R2 = 181Ω 
 
3. Faça o gráfico da tensão versus corrente elétrica para os dados da Tabela 3. 
 
 
4. Faça o gráfico da tensão versus corrente elétrica para os dados da Tabela 4. 
 
 
 
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Te
n
sã
o
 (
V
)Corrente (mA)
Corrente x Tensão
I2
I1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6 8 10 12
C
o
rr
en
te
 (
m
A
)
Tensão (V)
Tensão X Corrente
7 
 
 
 
5. Calcule a resistência da lâmpada, R3, quando submetida à tensões de 2V, 6V 
e 8V. 
Para U = 2V 
R = 2/34,6 x 10-3 
R = 57,8Ω 
 
Para U = 6V 
R = 6/66,6 x 10-3 
R = 90,1Ω 
 
Para U = 8V 
R = 8/78,8 x 10-3 
R = 101,5Ω 
 
6. Qual a resistência da lâmpada, R3, quando submetida a uma corrente de 
50mA. 
R = 4/50 x 10-3 
R = 80Ω 
 
7. Classifique os resistores R1, R2, R3 e R4 como ôhmico ou não-ôhmico. 
Justifique. 
R1 e R2 podem ser classificados como ôhmicos, uma vez que o 
comportamento da tensão como função da corrente elétrica se dá de forma 
linear, ou seja, não há uma mudança na resistência que altere o enunciado 
da primeira lei de Ohm. Já R3 e R4 podem ser considerados não-ôhmicos, 
uma vez que os valores medidos na prática, ao serem plotados no gráfico, 
não se comportam de maneira linear, em comparação a uma linha de 
tendência presente em seus gráficos, o que indica que o aumento da 
temperatura modificou suas resistências. 
 
8. Calcule qual seria a resistência necessária do potenciômetro usado no 
procedimento 2 para se obter uma tensão de 3V sobre R1. 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
0 2 4 6 8 10 12
C
o
rr
en
te
 (
m
A
)
Tensão (V)
Tensão x Corrente
8 
 
V1 + V2 = 10V 
V1/V2 = Rp/R1 
3/7 = 100/R1 
R1 = 233,3Ω 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
CONCLUSÃO 
 Por meio desta prática, pôde-se aprender mais sobre a montagem de circuitos 
simples de resistores, que foram necessários para provar a lei de Ôhm experimentalmente, 
trabalhando com variáveis como tensão, corrente elétrica e resistência elétrica. Assim, 
pudemos ver como reagem diferente tipos de resistores sob variadas condições. 
 Também pudemos entender o conceito de resistor ôhmico e não-ôhmico, os 
motivos que fazem com que sua resistência se altere, como o aumento da temperatura e a 
geração de luz, no caso da lâmpada. Isso afeta o padrão linear de comportamento gráfico 
de um resistor típico, como pôde ser constatado a partir da análise dos gráficos dos 
resistores utilizados nesta prática. 
 Também foi trabalhada a questão do circuito divisor de tensão e como ele 
funciona, ao consistir de uma associação em série de resistores, e como podemos calcular 
as propriedades equivalentes do circuito a partir das propriedades individuais de cada 
elemento do mesmo. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Livros 
 DIAS, Nildo Loiola. Roteiro de aulas práticas de física. Fortaleza: Departamento 
de Física UFC, 2016 
Sites 
 SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "A lei de Ohm"; Brasil Escola. Disponível em 
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-lei-ohm.htm. Acesso em dezembro de 
2016. 
 TOFFOLI, Leopoldo. “Primeira lei de Ohm”. Disponível em 
http://www.infoescola.com/fisica/primeira-lei-de-ohm. Acesso em dezembro de 
2016. 
 SANTOS, José Carlos dos. “Resistores e Lei de Ohm”. Disponível em 
http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/resistores-e-leis-de-
ohm.html. Acesso em dezembro de 2016.