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Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Faculdade de Tecnologia LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE GERAL - EXPERIMENTOS UNIDADES I Manaus - AM 16 de abril de 2018 Bruno Molinari Seabra – 21650884 Daiara Colpani – 21600544 Laís Amorim Reis – 21602327 Letícia Moraes de Carvalho Filardi - 21601147 LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE GERAL - EXPERIMENTOS UNIDADES I Quarto relatório apresentado como requisito parcial para obtenção de nota na disciplina FTE 058 – Laboratório de Eletricidade Geral, turma 01, no curso de Engenharia Química, na Universidade Federal do Amazonas. Profª. MSc. Cristiane Lucia de Freitas Manaus - AM 16 de abril de 2018 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................... 2 EXPERIMENTO 08: MEDINDO RESISTÊNCIAS ....................................................... 3 EXPERIMENTO 09: RELAÇÃO ENTRE RESISTÊNCIA E TEMPERATURA ............. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................ 9 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 10 1 INTRODUÇÃO Para entender melhor o funcionamento de elementos básicos de um circuito como corrente, tensão e potência, e para determinar seus respectivos valores, além de associá-los entre si, é necessário ter conhecimento de algumas leis fundamentais que regem os circuitos elétricos como a Lei de Ohm e as Leis de Kirchhoff. Tendo o conhecimento sobre as Leis supracitadas, foi possível aplica-las neste trabalho, cujo objetivo principal foi observar a influência da aplicação de uma dada resistência em um circuito elétrico, além dos fatores que interferem em sua variação sobre a corrente elétrica como, por exemplo, a temperatura. Ao final do experimento, foi possível determinar o comportamento da associação entre resistência e temperatura no circuito em análise. 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Cada material tem uma característica de resistir ao fluxo de corrente elétrica chamada resistência. A resistência de um material depende de diversos fatores como a área da seção transversal do fio, o comprimento e também a temperatura do material (ALEXANDER, SADIKU; 2013). A Lei de Ohm afirma que a tensão em um resistor é diretamente proporcional à corrente através dele. O valor da resistência, por sua vez, varia de zero a infinito. Quando o resistor registra zero ohm, identifica-se como um curto-circuito. Quando o valor da resistência se aproxima do infinito, indica-se uma corrente nula e um circuito aberto (ALEXANDER, SADIKU; 2013). Resistores podem ser fixos ou variáveis, sendo a maior parte do tipo fixo, em que a resistência é constante. Já os resistores variáveis possuem resistência ajustável e um resistor comum desse tipo é chamado de potenciômetro, que é um elemento de três terminais com um controle deslizante. Deslizando-se o cursor, a resistência entre o terminal de contato e os terminais fixos variam (ALEXANDER, SADIKU; 2013). No caso da variação de temperatura, a resistência de um condutor metálico aumenta com o aumento da temperatura. Há casos de substâncias em que a resistência diminui com o aumento da temperatura, sendo estas o carbono e o telúrio (E-FÍSICA, 2007). 3 EXPERIMENTO 08: MEDINDO RESISTÊNCIAS MATERIAIS UTILIZADOS Plugue em ponte; Potenciômetro de 47 Ω; Resistor de 47 Ω; Resistor de 100 Ω; Contato fixo para chave faca; Contato móvel para chave faca; Placa de circuito; Multímetro; Fonte de 6V. PROCEDIMENTO REALIZADO 1 – Os componentes foram inseridos no circuito de acordo com a figura a seguir; Figura 1. Circuito montado para o experimento 08. 2 – Primeiro foi selecionado um resistor de 100 Ω para cada R1 e R2. O controle deslizante do potenciômetro M foi posicionado aproximadamente entre os pontos A e B; 4 3 – A fonte de alimentação foi conectada com a polaridade correta. A chave S foi fechada e o efeito no valor e direção de sinal indicados pelo multímetro; 4 - O controle deslizante do potenciômetro foi ajustado lentamente até não haver mais passagem de corrente. A posição C do controle deslizante foi plotada entre os pontos A e B; 5 – Posteriormente, o resistor de 47 Ω para R2 e todo o procedimento descrito acima foi repetido; RESULTADOS OBSERVADOS Quando o controle deslizante do potenciômetro se encontrava na posição entre os pontos A e B, a corrente medida no amperímetro foi de 0 A, para um resistor de 100 Ω. Por outro lado, quando foi trocado o resistor de R2 para um de 47 Ω, foi lida uma corrente de 0,017 A no amperímetro. RESPOSTAS DAS QUESTÕES 1 – Qual é a função do amperímetro no circuito? Num circuito, o amperímetro possui a função de medir a passagem de corrente. 2 – Em que estado está o circuito elétrico quando o amperímetro não indica nenhum fluxo de corrente? Quando um amperímetro não mostra passagem de corrente num circuito, significa que a resistência presente no mesmo é suficientemente alta impedindo o fluxo de corrente nesse circuito. Pode-se dizer também que o circuito está aberto. 3 – Qual é a diferença entre os comprimentos de segmento (A-C) e (C-B) no potenciômetro quando R1 e R2 = 100? E quando R1 = 100? E R2 = 47? Quando R1 e R2 são 100 Ω, não há diferença na passagem de corrente entre os segmentos (A-C) e (C-B), entretanto, quando R1 permanece em 100 Ω e R2 é mudado para 47 Ω, há uma diminuição da resistência de R2 e, consequentemente, uma maior cdeam Nota FALTOU PLOTAR A POSIÇÃO DO POTENCIÔMETRO NAS FIGURAS 1 E 2. cdeam Realce 5 passagem de corrente por esse resistor. Portanto, há um maior fluxo de corrente pelo segmento (C-B). 4 – Como esse circuito pode ser usado para determinar resistências desconhecidas? Esse circuito possui dois resistores, R1 e R2, se a resistência de um desses for conhecida, assim como a voltagem aplicada no sistema, é possível medir a corrente passada pelo resistor desconhecido e, assim, calcular a resistência do mesmo. 6 EXPERIMENTO 09: RELAÇÃO ENTRE RESISTÊNCIA E TEMPERATURA MATERIAIS UTILIZADOS 1 Plugue em ponte; 1 Soquete para lâmpada; 1 Cabo com conector banana vermelho; 1 Cabo com conector banana azul; 1 Vela com suporte metálico; 1 Haste de plástico; 1 Fio de ferro; 1 Lâmpada incandescente de 6 V; 1 Contato fixo para chave faca; 1 Contato móvel para chave faca; 2 Garras jacaré. PROCEDIMENTO REALIZADO 1- Os componentes foram inseridos na placa de circuito conforme ilustrado na figura 1, utilizando os cabos para conectar o amperímetro na posição A; Figura 1 - Representação do circuito montado 7 2- A lâmpada incandescente de 6 V foi inserida no soquete, mantendo o interruptor S aberto; 3- Utilizando a haste de plástico e 50 cm de fio de ferro, foi feita uma bobina enrolando o fio na bobina e depois o retirando; 4- O fio foi preso nas garras jacaré dobrando suas pontas; 5- A fonte de alimentação foi conectada com a polaridade correta e o fechado o interruptor S, anotou-se a amperagem medida peloamperímetro e desligou-se o circuito; 6- A vela foi colocada embaixo da bobina e foi acesa, conforme a figura 2. O circuito foi religado e anotado os valores observados no amperímetro. Figura 2 - Ilustração da posição da vela 7- Com o circuito ainda ligado, foi apagada a vela e assoprada a bobina para que a mesma se esfria, e os novos valores foram registrados. RESULTADOS OBSERVADOS O primeiro circuito teve como corrente elétrica 0,259 A, após colocar e acender a vela em meio ao circuito notou-se uma queda significativa na corrente elétrica que foi para o valor de 0,230 A, e por fim ao apagar a vela e esfriar a bobina o valor da corrente elétrica aumentou para um valor muito próximo do seu inicial, 0,258 A. De forma geral, não se notou mudanças significativas no brilho da lâmpada, mas acredita- se que quando a vela foi acesa e a corrente diminuiu a lâmpada também tenha enfraquecido. Acredita-se que o calor da chama interferiu na bobina causando interferência na passagem da corrente elétrica, possivelmente pela agitação de suas moléculas gerada pelo calor, o que causou maior dificuldade na transmissão da corrente elétrica através da bobina. 8 RESPOSTAS DAS QUESTÕES 1. Qual componente elétrico a bobina de fio representa no circuito elétrico? A partir do observado e da alteração da corrente elétrica, atribui-se o papel de resistor a bobina nesse circuito. 2. O brilho da lâmpada incandescente muda quando o fio é aquecido ou resfriado (por exemplo, soprando)? Não foi notada mudança significativa no brilho da lâmpada ao aquecer ou a resfriar o fio, somente leves alterações no brilho dela, devido a variação da corrente ser em escala de mA acredita-se que seja por isso a mudança pequena no brilho da lâmpada. 3. O que estas observações indicam quanto à relação entre a resistência elétrica de uma bobina de fio e temperatura? Quando a temperatura é alterada a resistência elétrica também sofre alteração, como observado no experimento quando a temperatura é aumentada a resistência elétrica também aumenta, dificultando a passagem de corrente elétrica. 4. Como a resistência elétrica de um metal responde ao calor? Em um metal ela responde conforme a uma função polinomial graficamente, e de forma geral quanto mais se aumenta a temperatura mais a resistência elétrica tende a aumentar também. 9 CONSIDERAÇÕES FINAIS À priori, o experimento 08, foi proposta a medição de resistência dos elementos do circuito, os quais foram submetidos a passagens de correntes e diferença de potencial conhecidas, tornando possível a quantificação das resistências nos elementos. No entanto, em virtude do multímetro não funcionar na escala de mA, os resultados observáveis não foram tão claros quanto o proposto pelo experimento. Ademais, no experimento 09, foi feita a observação quanto ao brilho da lâmpada e da corrente quando uma bobina, atuando como resistor, é submetida ao calor de uma vela. Nesse experimento em questão, notou-se que o calor tem relação direta com a resistência do material, uma vez que o valor de corrente diminui quando aquele é exposto a um aumento de temperatura. No entanto, essa observação não ficou tão clara, pois a escala de mA do multímetro não estava funcionando. Dado o exposto, apesar das interferências e contratempos causados pelos equipamentos, os resultados obtidos foram semelhantes aos descritos na literatura e, consequentemente, satisfatórios. 10 REFERÊNCIAS ALEXANDER, Charles K; SADIKU, Matthew N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. xxii, 874 p. E-FÍSICA. Eletricidade e Magnetismo. E-book, 2007. Disponível em: < http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corrente/var_resist_temperatura/>. Acesso em: 15 de abril de 2018.
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