Relatório 6 (curvas características).

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Universidade Federal de Campina Grande – UFCG
		Centro de Ciências e Tecnologia – CCT
Unidade Acadêmica de Física
Disciplina: Física Experimental II
Aluno: Nikole Coelho Silva		 Matrícula: 118111199
Professor: Laerson 	 Turma: 05
CURVA CARACTERÍSTICA DE UM COMPONENTE ELETRÔNICO
 Campina Grande – PB 
 1-Introdução
 Elemento resistivo linear é aquele em que a razão entre a diferença de potencial aplicada e a intensidade da corrente é uma constante, ou seja, este elemento deve obedecer a Lei de Ohm e sua curva característica é uma reta. Caso contrário, teremos um elemento resistivo não-linear e, portanto, estamos diante de um material não ôhmico, cuja “resistência aparente” é dada por esta relação:
A qual varia de ponto a ponto e depende das condições a que é submetido o elemento como voltagem, temperatura etc.
 
Figura 1: Curva característica de um elemento resistivo linear
 
Figura 2: Curva característica de um elemento resistivo não-linear
Para sabermos se estamos diante de um elemento que obedece a lei de Ohm, devemos submeter o elemento resistivo a diferentes voltagens, medindo a corrente que o atravessa e traçar o gráfico V x I, analisando se a curva é uma reta (caracterizando um elemento ôhmico, ou uma curva, que caracteriza um elemento não-ôhmico. Para poder traçar a curva característica de um elemento deve-se medir simultaneamente a corrente que o atravessa e a voltagem a que é submetido. Para isto, dispõe-se de duas alternativas: a montagem a montante e a jusante.
Montagem a montante
Na montagem a montante, o voltímetro é colocado de forma que englobe o amperímetro e o elemento resistivo em questão:
 
Figura 3: Esquema de montagem a montante
	Nessa alternativa, a corrente que atravessa o elemento é a mesma corrente que atravessa o amperímetro. Assim,
 Porém, a d.d.p. é a queda de potencial através do resistor somada à queda de potencial devida à resistência interna do amperímetro, a qual nunca é rigorosamente igual a zero. Assim, pode-se equacionar essa situação da seguinte forma:
Como já foi dito, a resistência interna do amperímetro não é nula, logo haverá uma diferença entre o valor teórico de queda de potencial no elemento e o valor medido no experimento, já que:
Esta discrepância será tanto quanto maior for a resistência interna do amperímetro. Logo, conclui-se que a montagem a montante é indicada para medições de resistência muito maiores que a resistência interna do amperímetro.
Montagem a jusante
Na montagem a jusante, o voltímetro é colocado de forma que englobe somente o elemento resistivo em questão:
 Figura 4: Esquema de montagem a jusante
	Nessa alternativa, a d.d.p. a que está submetido o elemento resistivo é a própria medida pelo voltímetro. Assim,
	
Contudo, a corrente medida pelo amperímetro será a soma das correntes que atravessam o voltímetro e que atravessam o elemento . Logo,
Observa-se que haverá uma discrepância entre o valor lido no amperímetro e o valor de corrente prevista no elemento resistivo, pois
Logo, conclui-se que a montagem a jusante é indicada para casos em que a resistência interna do voltímetro é muito maior que a resistência do elemento resistivo considerado, pois assim a corrente é mínima e o erro relativo é baixo. Assim,
O diodo é um dispositivo que possui propriedades de um retificador, ou seja, ele permite facilmente a passagem de corrente em um sentido, e quase não permite a passagem no sentido oposto. No primeiro caso, costuma-se dizer que o diodo está diretamente polarizado, e no outro, que está inversamente polarizado.
Assim, é possível afirmar que o diodo é um dispositivo que apresenta resistência de polarização direta quase nula, e resistência de polarização inversa tendente a infinito.
 
Figura 5: Esquema de um diodo diretamente polarizado
	Nesse caso, a corrente é máxima e .
Figura 6: Esquema de um diodo inversamente polarizado
	Nesse caso, a corrente é mínima e 
	Além disso, a resistência de um diodo diretamente polarizado não é constante, ou seja, o gráfico I x V para um diodo não é uma reta, e sim uma curva, como mostra a figura abaixo:
I
 
 
V
 
 
 2-Objetivos
 
 Nosso experimento tem como maior finalidade, distinguir entre elementos resistivos lineares e não-lineares; Determinar experimentalmente as curvas de elementos resistivos e estabelecer circuitos que minimizem os erros na determinação da resistência, devidos ao voltímetro ao amperímetro. 
 3- Materiais utilizados
 Prancheta com bonés de ligação;
 Resistores variados;
 Diodo diretamente polarizado;
 Amperímetro;
 Voltímetro;
 Potenciômetro.
 4-Desenvolvimento
 4.1- Procedimentos experimentais:
 -Montagem a montante:
Para iniciar o experimento, escolheram-se dois resistores de 560Ω e 10kΩ. Também foi escolhido um potenciômetro de 47kΩ. Montou-se o circuito utilizando a montagem a montante, com o potenciômetro na posição de resistência máxima. 
 
 Figura: Montagem a Montante
 Girando-se o potenciômetro, fez-se variar em intervalos regulares, o valor da corrente I através do amperímetro, medindo a voltagem V obtida para o resistor. Anotaram-se os resultados nas tabelas abaixo:
 R =560Ω
	I (mA)
	0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1,0
	V (mV)
	64,2
	129,2
	186,3
	242,4
	307,3
	371,8
	419
	483
	547
	611
R = 10kΩ
	I (mA)
	0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1,0
	V (V)
	1,01
	1,99
	2,96
	4,00
	4,94
	5,94
	6,93
	7,98
	8,97
	10,04
 Com os dados obtidos para a montagem a montante, plotou-se um gráfico I x V (anexo) e obtém-se a equação característica da reta, com o valor de seu coeficiente angular. Esse valor é o valor da resistência do resistor em questão.
 
Para R=560 Ω:
A equação para a reta mostrada no gráfico y = 583,33X + 0,1. Os dados experimentais mostram que a resistência medida é de 583,33Ω (coeficiente angular da reta), gerando um desvio percentual de 4,16%.
Para R = 10kΩ:
A equação para a reta mostrada no gráfico Y= 10000X+0,1. Os dados experimentais mostram que a resistência medida é de 10000Ω (coeficiente angular da reta), gerando um desvio percentual de 0%.
Montagem a Jusante: Para realizar as medições com uma montagem a jusante, repetiu-se os procedimentos anteriores e montou-se um circuito da seguinte forma:
 
 Figura: Montagem a jusante.
 Repetiram-se os procedimentos anteriores relacionados à medição e obtiveram-se os seguintes resultados:
R = 560Ω
	I(mA)
	0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1
	V
	0,058
	0,11
	0,16
	0,22
	0,27
	0,33
	0,37
	0,43
	0,49
	0,55
R = 10kΩ
	I(mA)
	0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1
	V
	1,00
	1,98
	3,01
	3,98
	4,89
	5,94
	6,91
	7,90
	8,91
	9,97
 Com os dados obtidos para a montagem a jusante, plota-se um gráfico I x V (anexo) e obtém-se a equação característica da reta, com o valor de seu coeficiente angular. Esse valor é o valor da resistência do resistor em questão.
Para R = 560Ω:
 A equação para a reta mostrada no gráfico Y= 550X+0,1. Os dados experimentais mostram que a resistência medida é de 550Ω (coeficiente angular da reta), gerando um desvio percentual de 1,78%.
Para R = 10kΩ:
 A equação para a reta mostrada no gráfico Y= 10000X+0,1. Os dados experimentais mostram que a resistência medida é de 10000Ω (coeficiente angular da reta), gerando um desvio percentual de 0%.
- Levantamento da Curva característica do próprio miliamperimetro: Mediu-se simultaneamente I e V, sobre o miliamperímetro e notou-se na tabela a seguir: 
	I(mA)0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1
	V(mV)
	6,2
	11,3
	17,7
	23,8
	30,3
	35,4
	41,4
	47,8
	54,2
	60,4
Assim, observa-se que a resistência interna do amperímetro é de cerca de 54,42Ω.
4.2- Levantamentos da curva característica de um elemento resistivo não-linear
 Para iniciar o experimento, escolheu-se um diodo diretamente polarizado. Montou-se o circuito da mesma forma dos procedimentos anteriores, porém com o diodo no lugar do resistor. Primeiramente, fez-se a montagem a montante e, girando cuidadosamente o potenciômetro, mediu-se em intervalos iguais de I, os valores de V, obtendo os seguintes resultados:
Montagem a montante (diodo diretamente polarizado)
	I (mA)
	0,06
	0,14
	0,30
	0,60
	1,0
	8,00
	16,00
	28,00
	44,00
	65,00
	V(mV)
	450
	500
	550
	600
	650
	700
	750
	800
	850
	900
Em seguida, plotou-se a curva característica para o diodo na montagem a montante.
De forma análoga, montou-se o circuito na forma jusante e mediram-se os valores de I e V simultaneamente, obtendo os resultados:
Montagem a jusante (diodo diretamente polarizado)
	I (mA)
	0,06
	0,18
	0,48
	2,0
	4,0
	10,0
	24,0
	50,0
	-
	-
	V(mV)
	450
	500
	550
	600
	650
	700
	750
	800
	850
	900
Em seguida, plotou-se a curva característica para o diodo na montagem a jusante.
e) Conclusão
Com o experimento realizado foi possível observar o comportamento de diferentes componentes eletrônicos quando da variação de voltagem e corrente, distinguindo-os entre elementos resistivos lineares e não-lineares.
	Com os resultados obtidos, é possível afirmar que a montagem que gerou melhores valores foi a montagem a jusante, as resistências dos elementos em questão eram bem superiores à resistência do amperímetro. Também é possível afirmar que o resistor de 10kΩ se adequou bem as duas montagens, pois ele é tanto quanto maior que a resistência interna do amperímetro quanto menor que a resistência interna do voltímetro. 
	O diodo diretamente polarizado tem resistência baixa, mesmo o diodo sendo um elemento resistivo não-linear e sua resistência aumenta com a variação da d.d.p. que ocorre na experiência, o seu valor máximo ocorre quando a voltagem se aproxima de 0,65V. Assim, podemos concluir que a melhor montagem mais apropriada para medir a resistência do diodo é a jusante, pois como sabemos, teremos resultados mais satisfatórios quando a resistência a medir for pequena.
	As discrepâncias entre os resultados medidos e teóricos são devido ao estado de conservação dos materiais utilizados, temperatura ambiente, umidade, erro nas medições visuais, entre outros.