Relatorio Fisica Experimental III 3 -Resistencia Elétrica e Lei de Ohm.

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ 
 Curso: ENGENHARIA CÍVIL 
 Turma: 3102 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resistência Elétrica e Lei de Ohm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO 
12/09/2014
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ 
Curso: ENGENHARIA CÍVIL 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Física referente à aula 
prática em laboratório, ministrada 
pela Profª. Tarcilene Heleno, sobre 
Resistência Elétrica e Lei de Ohm. 
 
 
 
 
 
 
 
4º Período – Engenharia Civil – Turma 3102 
LEONARDO VALENTE RODRIGUES 
SHORAIA BERNARDES INOUE 
ALEX NASCIMENTO ROCHA DOS SANTOS 
VITOR ISLAND 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de janeiro, 12 de setembro de 2014. 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 3 
Sumário 
1. Introdução ............................................................................................................................ 4 
1.1 Fundamentos Teóricos (Resistência Elétrica) ........................................................... 4 
1.2 Fundamentos Teóricos (Lei de Ohm) ....................................................................... 6 
2. Objetivos............................................................................................................................... 8 
3. Procedimento experimental .................................................................................................. 8 
3.1 Materiais utilizados ............................................................................................... 10 
4. Resultados e Discurssões ..................................................................................................... 12 
5. Conclusão ........................................................................................................................... 14 
6. Referencias ......................................................................................................................... 14 
 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 4 
1. Introdução 
No dia 05 de setembro de 2014, sob a orientação da Professora Tarcilene Heleno, realizamos 
no laboratório da Universidade Estácio de Sá no Campus Sulacap – RJ, a primeira parte do 
experimento referente a Resistência Elétrica e no dia 12 de setembro de 2014 no mesmo 
laboratório realizamos a segunda parte sobre Lei de Ohm. 
 
1.1 Fundamentos Teóricos (Resistência Elétrica) 
As resistencias eletricas (resistores) de uso comum são produzidas em escala industrial, isto é, 
em grandes quantidades. Os processo em escala industrial tornam o custo dos resistores 
acessível, porém, em contrapartida, comprometem em parte a precisão. 
 
O código de cores da norma internacional IEC. 
 Os resistores produzidos industrialmente observam o código de cores da norma 
internacional IEC. Este código serve para caracterizar o valor da resitência, e em alguns 
casos, a sua tolerância e a temperatura. 
 Dependendo da série do resistor, a normal prevê o uso de 3, 4, 5 ou 6 faixas de cores 
para representar o valor comercial de um resistor. [2] 
 
A tabela com o código de cores: 
 
(Figura 1.11) Tabela com codigo de cores. [1] 
Os resistores mais comuns são fabricados com tolerância de 5 ou 10% e possuem 4 faixas 
coloridas, enquanto os resistores mais precisos, com tolerância de 2, 1% ou menos, são 
marcados com 5 faixas. 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 5 
Os resistores com 3 faixas de cor. 
 A cor da primeira faixa representa o valor do primeiro dígito. 
 A cor da segunda faixa representa o valor do segundo dígito. 
 A cor da última faixa representa o número de zeros a ser adicionado aos dígitos 
anteriores. 
Os resistores com 4 faixas de cor. (Resistor utilizado neste experimento) 
 A cor da primeira faixa representa o valor do primeiro dígito. 
 A cor da segunda faixa representa o valor do segundo dígito. 
 A cor da terceira faixa representa o número de zeros a ser adicionado aos dígitos 
anteriores. 
 A cor da última faixa representa a tolerância. 
Os resistores com 5 faixas de cor. 
 A cor da primeira faixa representa o valor do primeiro dígito. 
 A cor da segunda faixa representa o valor do segundo dígito. 
 A cor da terceira faixa representa o valor do terceiro dígito. 
 A cor da quarta faixa representa o número de zeros a ser adicionado aos dígitos 
anteriores. 
 A cor da última faixa representa a tolerância. 
Os resistores com 6 faixas de cor. 
 A cor da primeira faixa representa o valor do primeiro dígito. 
 A cor da segunda faixa representa o valor do segundo dígito. 
 A cor da terceira faixa representa o valor do terceiro dígito. 
 A cor da quarta faixa representa o número de zeros a ser adicionado aos dígitos 
anteriores. 
 A cor da quinta faixa representa a tolerância. 
 A cor da ultima faixa representa o coeficiente de temperatura em partes por mil ohms por 
graus celsius. [2] 
 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 6 
1.2 Fundamentos Teóricos (Lei de Ohm) 
 
Aplicando a um resistor uma ddp U ele é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i. 
 
 
Georg Simon OHM verificou que existem resistores para os quais dobrando-se o valor de U, 
dobra o valor de i. Triplicando-se U, triplica i e assim por diante. Isto é, U e i são grandezas 
diretamente proporcionais. 
 
Podemos escrever: 𝑼 = 𝑹 ∗ 𝒊 
 
R é uma constante de proporcionalidade característica do resistor. 
 
Se aplicarmos a mesma ddp U para diversos resistores, será percorrido por corrente elétrica de 
menor intensidade aquele que possui maior valor de R. Por isso é que R recebe o nome de 
resistência elétrica do resistor. A resistência elétrica mede a dificuldade que o resistor oferece à 
passagem da corrente elétrica. 
 
Podemos então enunciar a Lei de Ohm: 
 
Mantida a temperatura constante, a ddp aplicada a um resistor é diretamente proporcional à 
intensidade da corrente elétrica que o atravessa.[3] 
 
𝑼 = 𝑹 ∗ 𝒊 
Unidades no SI: 
U => volt (V) 
R => ohm (Ω) 
i => ampère (A) 
 
 
Os resistores que obedecem a Lei de Ohm e a resistência é constante são 
denominados resistores ôhmicos e quando é variavel denominamos como não ôhmicos. 
 
A resistência elétrica é de grande importância na solução dos problemas de eletricidade. A 
unidade de medida da resistência elétrica é o OHM representado pela letra grega ômega :(Ω). 
O símbolo de resistência elétrica é a letra: (R) . 
A resistência elétrica é medida em instrumentos chamados OHMÍMETROS. 
Quando a resistência é muito grande, o instrumento usado é o MEGÔMETRO. 
 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 7 
Múltiplos do OHM 
Quando queremos medir resistências muito grandes, usamos o QUILOHM (KΩ) que equivale a 
1.000Ω, o MEGOHM (MΩ), que equivale a 1.000.000Ω, o GIGAOHM (GΩ) que equivale a 
1.000.000.000Ω. 
 
Submúltiplos do OHM 
Quando queremos medir resistências muito pequenas, usamos o MILIOHM (mΩ) que equivale a 
0,001Ω (milésimo do Ω) ou o MICROHM (µΩ) que equivale a 0,000.001Ω (milionésimo do Ω). 
 
O inverso da resistência é a condutância (G), que tem como unidade o MHO ou Siemens (S) 
 
𝐺 =
1
𝑅
 𝑅 =
1
𝐶
 
 
Escala de Unidades 
109 106 103 10-3 10-6 10-9 10-12 
GIGA MEGA KILO 
Padrão 
de 
Unidade 
Mili Micro Nano Pico 
G M K m µ n p 
1000 X 1000 
A tabela 1.21 mostra os principais múltiplos e submútiplos da unidade. [4] 
 
 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 8 
2. Objetivos 
 Determinar a relação entre a tensão e a corrente elétrica aplicadas sobre umresistor; 
 Desenhar a curva característica V versus I de um resistor ôhmico; 
 Identificar um resistor ôhmico. 
3. Procedimento experimental 
Na primeira parte do experimento sobre Resistência Elétrica, foi disponibilizado 10 resistores 
para a medição e confirmação do valor utilizando o multímetro. 
Inicialmente verificamos os resistores, anotando as cores e os valores de cada resistor na tabela 
4.1. 
Realizamos os cálculos de tolerância de cada resistor e verificamos com o multímetro se o valor 
gerado estava dentro da margem que calculamos. 
Também realizamos testes com ligação em Serie (Figura 3.1) e em ligação paralela (Figura 3.2) 
 
Figura 3.1 – Ligação em Série. 
 
Figura 3.2 – Ligação Paralela. 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 9 
Na segunda parte do experimento sobre Lei de Ohm, montamos a experiência conforme a figura 
3.3. 
Mantivemos a chave liga-desliga na posição “desligada”. Ligamos a fonte de alimentação e 
regulamos para 0,0 V. 
Colocamos a chave liga-desliga na posição “direta” (pino para baixo), regulamos a tensão para 
o valor de 1,0 V e anotamos o valor lido no multímetro embutido na fonte de alimentação. 
Variamos o valor da tensão em 1,0 V até atingir o valor de 5,0 V (1,0; 2,0; 3.0; 4;0 e 5,0). 
Com os valores obtidos na experiência, construímos a tabela 4.2, completando a terceira coluna 
(R= V/I) com os valores obtidos na experiência. Com os dados obtidos na tabela desenhamos o 
gráfico V versus I (Gráfico 4.1), utilizando o Excel. O comportamento matemático da curva 
desenhada aproxima-se de uma reta. A inclinação desta curva está associada à relação entre a 
ddp e a corrente que é constante. 
Resistores ôhmicos são resistores em que a diferença de potencial (ddp), (V) aplicado é 
proporcional a corrente elétrica (I), para eles a relação entre a ddp e a corrente é constante e 
chamada de resistência elétrica (R). 
 
 
Figura 3.3 – Experimento sobre Lei de Ohm montado. 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 10 
3.1 Materiais utilizados 
1. 10 resistores cujos valores estejam indicados pelo código de cores;(Figura 3.11) 
2. 06 conexões com pinos banana; (Figura 3.12) 
3. Um multímetro; (Figura 3.13) 
4. Uma fonte de alimentação DCC de tensão variável; (Figura 3.14) 
5. Um painel para associação de resistores; (Figura 3.15) 
6. Uma chave liga-desliga. (Figura 3.16) 
 
 
(Figura 3.11) Suporte de madeira com 10 resistores. 
 
 
(Figura 3.12) Conexões com pinos banana. 
 
 
(Figura 3.13) Multímetro. 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 11 
 
(Figura 3.14) Fonte de alimentação DCC de tensão variável. 
 
 
 
(Figura 3.15) Um painel para associação de resistores. 
 
 
 
(Figura 3.16) Chave liga-desliga. 
 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 12 
4. Resultados e Discurssões 
 
Resistor Cor Valor Cor Valor Cor Valor Cor Valor
R1 Marrom 1 Vermelho 2 Verde 5 Ouro 5%
R2 Laranja 3 Branco 9 Amarelo 4 Ouro 5%
R3 Vermelho 2 Violeta 7 Amarelo 4 Ouro 5%
R4 Azul 6 Cinza 8 Laranja 3 Ouro 5%
R5 Marrom 1 Cinza 8 Laranja 3 Ouro 5%
R6 Cinza 8 Vermelho 2 Vermelho 2 Ouro 5%
R7 Vermelho 2 Vermelho 2 Vermelho 2 Ouro 5%
R8 Laranja 3 Laranja 3 Marrom 1 Ouro 5%
R9 Verde 5 Azul 6 Prata 0 Ouro 5%
R10 Amarelo 4 Violeta 7 Vermelho 2 Ouro 5%
Resistor
R1 1.200.000 ± 60000
R2 390.000 ± 19500
R3 270.000 ± 13500
R4 68.000 ± 3400
R5 18.000 ± 900
R6 8.200 ± 410
R7 2.200 ± 110
R8 330 ± 16,5
R9 56 ± 2,8
R10 4.700 ± 235
7790 ≤ R ≥ 8610 
2090 ≤ R ≥ 2310
 313,5 ≤ R ≥ 346,5 
53,2 ≤ R ≥ 58,8 
4465 ≤ R ≥ 4935
Quarta FaixaSegunda Faixa
17,6 - (200k)
R (Pelo Código) Faixa Multímetro
Terceira Faixa
1140000 ≤ R ≥ 1260000
370500 ≤ R ≥ 409500
256500 ≤ R ≥ 283500 
64600 ≤ R ≥ 71400
17100 ≤ R ≥ 18900
Resultados
Tolerância ( Ω )
Primeira Faixa
1.2 - (20M)
0,380 - (2M)
57 - (200Ohm)
4,61 - (20k)
0,270 - (2M)
67 - (200k)
8,39 - (20k)
2,18 (20k)
0,327 - (2k)
Tabela 4.1 – Resistores 
 
Tensão Elétrica (V) Corrente Elétrica (I) R= V/I 
1 0,01 1/0,01 = 100Ohm 
2 0,02 2/0,02 = 100Ohm 
3 0,03 3/0,03 = 100Ohm 
4 0,04 4/0,04 = 100Ohm 
5 0,05 5/0,05 = 100Ohm 
Tabela 4.2 – Lei de Ohm 
 
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 13 
 
Gráfico 4.1 – Tensão Elétrica v.s. Corrente Elétrica 
 
 
Visualizando o gráfico 4.1, temos que a representatividade da curva de um resistor ôhmico 
uniforme é feita por uma reta do tipo y= ax+b. 
A expressão R=U/i pode ser descrita das seguintes formas: em função da ddp U= Ri, e em função 
da corrente i=U/R. Desta forma podemos observar que ao elevarmos a tensão, sendo o resistor 
constante, a corrente aumenta proporcionalmente. Da mesma forma que se elevarmos à 
corrente, sendo o resistor ôhmico, a ddp aumenta. Com isso chegamos à conclusão que U e i 
são diretamente proporcionais. 
No gráfico, o eixo do y (Tensão Elétrica) é representado pela ddp, e o eixo x pela corrente. Sendo 
assim a inclinação desta reta pode ser descrita pela tangente do ângulo formado entre a reta 
descrita pelo gráfico e o eixo de x. Como sabemos a altura é representada por U e a base por i, 
teremos por consequência que a tangente desse ângulo será igual a U/i, sendo assim equivalente 
a R. 
Os resistores ôhmicos são aqueles que obedecem a relação R=U/i, sendo assim constantes a 
qualquer variação, ora seja de ddp ou de corrente. 
O resistor R1 é caracterizado com ôhmico, pois ao ser submetido a diversas unidades de tensão, 
sempre reproduziu uma corrente diretamente proporcional a essa variação. 
 
0
1
2
3
4
5
6
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
Te
n
sã
o
 E
lé
tr
ic
a 
(V
) 
Corrente Elétrica (I)
V versus I
Resistência Elétrica
Física Experimental 3 – Turma: 3102 Página 14 
5. Conclusão 
A atividade foi de grande valia para que os integrantes do grupo pudessem ter mais noção e 
aprender mais sobre o assunto dos Resistores e a Lei de Ohm. Durante o experiência pudemos 
associar o que aprendemos na teoria, com a prática dada no laboratório. 
Concluímos que a Corrente I de uma Resistência é diretamente proporcional à Tensão U aplicada 
e inversamente proporcional à Resistência R, obedecendo a Primeira lei de Ohm: “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”. 
 
6. Referencias 
[1]. Prof. Hamilton. Fundamentos de Eletroeletrônica: Eletricidade Básica. Volume 1. 
Disponível em: <http://pt.slideshare.net/ccirro/apostila-eletricidade-vol-1>. Acesso em: 
13 setembro 2014 às 18:12. 
[2]. Luiz Antônio Macedo Ramos, “Física Experimental”, Editora Mercado Aberto de Porto 
Alegre. Volume 4, Pag 61. 
[3]. Retirado do site <http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/2013/06/cursos-do-
blog-eletricidade_19.html> Acesso em: 13 setembro 2014 às 17:20. 
[4]. Sidney Cruz, msc. Apostila de eletricidade. Disponível em: 
<http://jpd09.files.wordpress.com/2013/08/1-1-apostila-de-eletricidade-em-rev-
2010.pdf>. Acesso em 13 setembro 2014, às 18:36