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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA ENGENHARIA QUÍMICA EXPERIMENTOS UNIDADE I Manaus – AM 25 de março de 2018 cdeam Nota Muito bom! Bruno Molinari Seabra - 21650884 Daiara Colpani - 21600544 Laís Amorim Reis - 21602327 Letícia Moraes de Carvalho Filardi - 21601147 EXPERIMENTOS UNIDADE I Profª Msc. Cristiane Lúcia de Freitas Manaus – AM 25 de março de 2018 Primeiro 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. SUMÁRIO INTRODUÇÃO.....................................................................................................4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA...........................................................................5 EXPERIMENTO 1................................................................................................6 EXPERIMENTO 2................................................................................................8 EXPERIMENTO 3..............................................................................................10 CONSIDERAÇÕES FINAIS...............................................................................13 REFERÊNCIAS.................................................................................................14 4 INTRODUÇÃO É de conhecimento geral como a eletricidade interfere na vida de todos diariamente, independente da atividade, a grande maioria das pessoas utiliza daquela para exercer suas atividades cotidianas, no entanto, para alguns o conceito de “circuitos elétricos” ainda é um tema obscuro e, são justamente eles, os responsáveis por permitir a utilização de equipamentos elétricos; além disso, os circuitos elétricos podem se associar a diversos materiais, uma vez que sozinhos, alguns desses possuem facilidade de conduzir eletricidade, o que permite relacionar esses dois conceitos em uma atividade prática. Dado o exposto, o presente relatório tem por temas os seguintes assuntos: materiais condutores e não condutores, noções básicas de um circuito elétrico e a verificação da resistência de alguns materiais. Com o objetivo de compreender a relação de materiais condutores/isolantes em um circuito elétrico, à priori foi feita a análise dos mesmos para caracterizá-los como condutores ou isolantes, posteriormente um circuito simples foi montado a fim de compreender de que forma o abrir e fecha da chave S interfere na passagem de corrente e, por fim, um circuito elétrico foi montado e alguns dos materiais envolvidos no primeiro experimento foram utilizados com o intuito de averiguar sua condutividade elétrica. 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Todo circuito elétrico utiliza objetos que permitam a passagem de corrente elétrica, porém existem matérias que atuam de forma totalmente contraria dificultando ou até impedindo essa passagem. Essas características são devido a estrutura atômica desses materiais. Materiais condutores são aqueles que facilitam a passagem de corrente elétrica. Isso se deve ao fato de que a sua camada mais externa de elétrons, camada de valência, está longe o suficiente do núcleo atômico para q o mesmo exerça uma grande força sobre esses elétrons, dando assim a eles uma maior liberdade o que os faz ser chamados comumente de “elétrons livres”, e a presença desse tipo de carga facilita a passagem de corrente elétrica. Exemplos desses materiais são normalmente os metais. Objetos considerados isolantes, ou também chamados de dielétricos, são aqueles que dificultam ou impedem a passagem de corrente elétrica. Essa resistência se deve ao fato da fraca presença ou até ausência de elétrons livres em sua camada de valência, sendo assim extremamente difícil a passagem de eletricidade. Entre os exemplos desse tipo de material estão a borracha, o vidro, o plástico, etc. Há ainda os semicondutores, materiais esses que se comportam tanto como condutores quanto como isolantes dependendo das condições em que ele é colocado. De exemplos para os semicondutores existem o silício e o germânico. cdeam Realce cdeam Nota Fundamentação teórica é baseada em algumas fontes pesquisadas e todas elas devem ser citadas no texto e referenciadas ao final dos trabalhos!null 6 EXPERIMENTO 01: MATERIAIS CONDUTORES E NÃO CONDUTORES MATERIAIS UTILIZADOS Catorze amostras de materiais. PROCEDIMENTO REALIZADO As amostras foram identificadas, e classificadas quanto sua condutividade elétrica, isto é, se eram condutores ou isolantes; As observações foram anotadas em um quadro. RESULTADOS OBSERVADOS Os resultados obtidos foram: Item Materiais Classificação condutor/isolante 01 Tecido Isolante 02 Madeira Isolante 03 Carbono Condutor 04 Esponja Isolante 05 Vidro Isolante 06 Alumínio Condutor 07 Níquel Condutor 08 Borracha Isolante 09 Cerâmica Isolante 10 Zinco Condutor 11 Papelão Isolante 12 Plástico Isolante 13 Cobre Condutor 14 Ferro Condutor 7 RESPOSTAS DAS QUESTÕES 1. O que você entende por materiais condutores? Materiais condutores são aqueles que possuem excesso de elétrons livres em sua camada de valência, permitindo maior mobilidade destes, uma vez que o núcleo, que é o responsável em exercer a força de atração, está na camada mais interna. A facilidade de movimentação desses elétrons garante a boa condutividade elétrica da substância ou material. 2. O que você entende por materiais isolantes? Diferente dos materiais condutores, os isolantes possuem poucos elétrons em sua camada de valência, isto é, elétrons livres. Sendo assim a força de atração das cargas negativas e o núcleo é bem maior, dificultando sua movimentação, e consequentemente sua condutividade elétrica. 3. Qual o comportamento das cargas elétricas num material condutor? Num material condutor, devido a fraca interação núcleo/camada de valência, os elétrons livres possuem maior mobilidade, maior tendência a serem doados, permitindo a passagem da eletricidade. 8 EXPERIMENTO 02: UM CIRCUITO ELÉTRICO MATERIAIS UTILIZADOS 4 Plugues em ponte 5 Soquetes de lâmpada com plugue 1 Lâmpada incandescente de 6V 1 Contato fixo para chave de faca 1 Contato móvel para chave de faca 1 Placa de circuitos PROCEDIMENTO REALIZADO Primeiramente, inseriu-se na placa de circuitos os plugues em ponte, soquetes de lâmpada com plugue e contatos fixo e móvel para chave de faca, assim como ilustrado na imagem a seguir: Imagem 1 - Imagem ilustrativa do circuito montado A chave S foi deixada aberta e a fonte de tensão foi ligada no circuito de acordo com a polaridade demonstrada na Imagem 1. Posteriormente, a lâmpada incandescente de 6 V foi inserida na placa de circuito, e a chave S foi fechada. RESULTADOS OBSERVADOS Durante a execução do experimento observou-se que, quando a chave S estava aberta, a lâmpada incandescente permanecia apagada, porém quando 9 a chave S era fechada, a lâmpada ascendia. Isso ocorreu devido a passagem de corrente da fonte pela chave S. Quando a chave está aberta, não hápassagem de corrente para o restante do circuito e, portanto, a lâmpada permanece desligada. RESPOSTAS DAS QUESTÕES 1. Quais as condições necessárias para o surgimento da corrente elétrica? Sabe-se que cargas elétricas têm uma característica exclusiva, sendo esta a mobilidade, ou seja, ela pode ser transferida de um lugar a outro. Esse movimento de cargas é denominado corrente elétrica. Se num circuito não há movimentação de cargas, não há corrente elétrica. 2. Como o fluxo de corrente pode ser detectado? A corrente elétrica é conceituada como o fluxo de carga por unidade de tempo, medida em Ampère (A), logo, a detecção de corrente elétrica em um circuito é feito por um aparelho, amperímetro, que verifica se há um fluxo de cargas em um circuito. 3. O que é um circuito elétrico? Para o estudo da comunicação ou transmissão de energia de um ponto a outro, é necessária uma interconexão de dispositivos elétricos, conhecido como circuito elétrico, onde cada componente desse circuito é chamado de elemento. Em resumo, um circuito elétrico é a uma interconexão de elementos elétricos. 4. Qual a função da chave S? A chave S do circuito é um elemento condutor, que tem como função permitir ou impedir a passagem de corrente elétrica para o restante do circuito. Portanto, quando a chave S está aberta, não há condução de corrente elétrica para o restante do circuito, assim como quando a chave S está aberta, a mesma conduz corrente elétrica para o circuito. cdeam Realce cdeam Nota FECHADA 10 EXPERIMENTO 03: VERIFICAÇÃO DA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS MATERIAIS UTILIZADOS Plugue em ponte; Soquete de lâmpada com plugue; Amostra de materiais; Lâmpada incandescente de 6V; Contato fixo para chave faca; Contato móvel para chave faca; Garras de jacaré com plugue; Placa de circuito; Fonte de tensão 6V. PROCEDIMENTO REALIZADO 1- Os componentes foram inseridos de acordo com o circuito ilustrado abaixo: Figura 1. Representação do circuito montado em laboratório. 2- A chave “S” foi aberta para impedir a passagem de corrente; 3- A fonte de tensão foi conectada ao circuito de acordo com a polaridade indicada na figura 1; 4- A lâmpada incandescente de 6V foi inserida em seu suporte; 11 5- Um dos materiais a ser testado (eletrodo de cobre) foi inserido, com cuidado, no clipe de jacaré; 6- Fechou-se a chave “S” e observou-se o comportamento da lâmpada incandescente; 7- Repetiu-se o experimento para outros materiais como: madeira, carbono, vidro, ferro e alumínio tendo o cuidado de sempre abrir a chave “S” antes de manipular o material contido na garra de jacaré. RESULTADOS OBSERVADOS Foi testada a condutividade dos seguintes materiais: madeira, carbono, cobre, vidro, ferro e alumínio. Ao inserir o material em análise no clipe de jacaré, fechou-se a chave S e observou-se o comportamento da lâmpada. Se a lâmpada acende, significa que a corrente gerada através da diferença de potencial no circuito conseguiu transpor o material e, portanto, o material pode ser considerado condutor. Caso contrário, o material é considerado não condutor ou isolante elétrico. Com base nisso, os resultados observados foram dispostos na tabela 1 abaixo: Tabela 1. Relação da condutividade dos materiais testada no experimento. MATERIAL Madeira Carbono Cobre Vidro Ferro Alumínio Condutor x x x x Não condutor x x RESPOSTAS DAS QUESTÕES 1. Quais são as conclusões obtidas através dos testes de condutividade elétrica nos vários sólidos? Os resultados obtidos conferem com dados da literatura, isto é, materiais metálicos como cobre, ferro e alumínio são materiais condutores por 12 natureza e o carbono presente no grafite também tem propriedades que o fazem ser condutor de eletricidade. Já os materiais como madeira e vidro não possuem propriedades de condutividade elétrica, pois têm grande resistência elétrica e, por isso, a corrente do circuito não transpôs esses materiais, fazendo com que a lâmpada permanecesse apagada. 2. O que faz um sólido ser eletricamente condutor? Quando os elétrons de um átomo estão, suficientemente, distantes do núcleo, a força de atração nuclear sobre eles não é muito intensa, fazendo com que o movimento desses elétrons se torne “livre”. Estes elétrons são chamados deslocalizados e essa liberdade que eles têm de fluir é responsável pela propriedade de condutividade elétrica, visto que a movimentação de elétrons é a condição básica necessária para a condução de corrente elétrica. 3. Como pode ser testada a condutividade elétrica de um sólido? Submeter o sólido a uma diferença de potencial elétrico e observar se o material permite a passagem de corrente elétrica com facilidade. Não é possível observar a corrente elétrica a olho nu, portanto, precisa-se de um dispositivo que sinalize a passagem de corrente ligado ao mesmo circuito ao qual está aplicada a diferença de potencial e o material em análise. No presente trabalho, este dispositivo é a lâmpada incandescente, que acende com a passagem de corrente elétrica. 4. Por que os nãos condutores são tão importantes como os condutores para as aplicações elétricas? Porque os materiais não condutores podem ser utilizados para a segurança de pessoas e equipamentos. Por exemplo, um polímero, material isolante, pode ser utilizado para o revestimento de fios elétricos, tornando possível que as pessoas possam tocá-los sem sofrer choques. Filmes poliméricos e vernizes são utilizados como isolantes na bobina de motores elétricos, evitando o curto circuito e queima do motor. 13 CONSIDERAÇÕES FINAIS Conclui-se que, havendo conhecimento sobre as propriedades eletrônicas de um material, é possível determinar se o mesmo é condutor ou isolante elétrico, uma vez que a facilidade com que uma corrente elétrica transpõe um corpo tem relação direta com os elétrons livres de sua estrutura. Materiais metálicos tem a característica de condutividade em comum como comprovado neste experimento e o cobre, especialmente, por ser dúctil e maleável, é o material utilizado nas fiações de rede elétrica para distribuir energia doméstica. Já os materiais que não possuem essa propriedade como a madeira e o vidro, tem grande resistência elétrica e podem ser utilizados como isolantes para fins de segurança de pessoas e equipamentos elétricos. Assim sendo, pode-se dizer que condutores e não condutores desempenham papéis equivalentemente importantes em aplicações elétricas. 14 REFERÊNCIAS BRASIL ESCOLA. Condutores e Isolantes. Disponível em: < https://brasilescola.uol.com.br/fisica/condutores-isolantes.htm>. Acesso em: 25 de Março de 2018 ENGENHEIRO DE MATERIAIS. Materiais dielétricos. Disponível em: < http://engenheirodemateriais.com.br/tag/isolantes/>. Acesso em: 24 de Março de 2018. MUNDO EDUCAÇÃO. Condutores e isolantes. Disponível em: < http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/condutores-isolantes.htm>. Acesso em: 25 de Março de 2018 SABER ELÉTRICA. Quais são os melhores condutores de eletricidade. Disponível em: < https://www.sabereletrica.com.br/melhores-condutores-de- eletricidade/>. Acesso em: 24 de Março de 2018. TODA MATÉRIA. Condutores e Isolantes. Disponível em: < https://www.todamateria.com.br/condutores-e-isolantes/>. Acesso em: 25 de Março de 2018 cdeam Realce cdeam Nota Só devem ser apresentadas as referências das fontes citadas no texto.null
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