Relatório - Circuito Simples

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Universidade Federal de Viçosa
 Centro de ciências exatas
 Departamento de física
 FIS 120 – Laboratório de Física
Circuitos Simples
Renata Machado Penna – 64256
T = 4
Viçosa – MG
Maio 2012
INTRODUÇÃO: 
De um modo bem geral, podemos afirmar que um circuito simples, é aquele em que há apenas uma única corrente elétrica, ou seja, a corrente elétrica sai do gerador e percorre somente um caminho até voltar a ele. 
O circuito elétrico mais simples é composto por um gerador (ou fonte), por um receptor (ou carga do circuito) e pelos condutores que os interligam.
A corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando entre suas extremidades houver uma diferença de potencial. Essa diferença de potencial é o que conhecemos como tensão. A variação da tensão aplicada ao sistema é que nos possibilita observar o funcionamento do resistor.
Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica, através de seu material. A essa oposição damos o nome de resistência elétrica, que possui como unidade ohm. Causam uma queda de tensão em alguma parte de um circuito elétrico, porém jamais causam quedas de corrente elétrica. Isso significa que a corrente elétrica que entra em um terminal do resistor será exatamente a mesma que sai pelo outro terminal, porém há uma queda de tensão. Utilizando-se disso, é possível usar os resistores para controlar a corrente elétrica sobre os componentes desejados. 
Estudando a Lei de Ohm observamos que a corrente, em um circuito, é diretamente proporcional a voltagem aplicada e inversamente proporcional a resistência, isto é, quanto maior a tensão aplicada maior a corrente.
OBJETIVO GERAL:
Relacionar corrente elétrica e tensão num circuito simples e diferenciar resistores ohmicos e não ohmicos.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:
O experimento se fundamenta no estudo da resistência criada pelos resistores a uma determinada corrente na qual está inserida. Para isso precisamos entender o conceito de tudo aquilo que se relaciona com o assunto em questão.
Corrente Elétrica:
A corrente elétrica consiste no movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico. A corrente elétrica é definida como corrente elétrica real (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional (consiste no movimento de cargas positivas). 
Condutor é todo material que permite a mobilidade fácil dos elétrons, sendo os melhores condutores os metais. Quando o material não permite essa mobilidade dos elétrons, ele é dito isolante, por exemplo madeira.
Há dois tipos de corrente elétrica: corrente contínua - gerada por pilhas e baterias e corrente alternada - gerada por usinas que transformam qualquer tipo de energia em elétrica, a qual chega até nossas casas. A corrente elétrica que circula através dos resistores, pode transformar energia elétrica em energia térmica, sob efeito joule.
Resistores e Resistência:
O resistor é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica (efeito joule),ora com a finalidade de limitar a quantidade de corrente elétrica em um circuito, a partir do material empregado, que pode ser por exemplo carbono ou silício.
Um resistor ideal é um componente com uma resistência elétrica que permanece constante independentemente da tensão ou corrente elétrica que circular pelo dispositivo.
Os resistores podem ser fixos ou variáveis. Neste caso são chamados de potenciômetros ou reostatos. O valor nominal é alterado ao girar um eixo ou deslizar uma alavanca.
O valor de um resistor de carbono pode ser facilmente identificado de acordo com as cores que apresenta na cápsula que envolve o material resistivo, ou então usando um ohmímetro.
Alguns resistores são longos e finos, com o material resistivo colocado ao centro, e um terminal de metal ligado em cada extremidade. Este tipo de encapsulamento é chamado de encapsulamento axial. Resistores usados em computadores e outros dispositivos são tipicamente muito menores, freqüentemente são utilizadas tecnologia de montagem superficial (Surface-mount technology), ou SMT, esse tipo de resistor não tem "perna" de metal (terminal). Resistores de maiores potências são produzidos mais robustos para dissipar calor de maneira mais eficiente, mas eles seguem basicamente a mesma estrutura.
	
Código de cores
Faixas coloridas indicadas como a, b, c e % de tolerância, são pintadas no corpo do resistor para indicar o valor nominal de suas resistência e a porcentagem na qual a resistência pode variar seu valor nominal, conforme a seguinte equação:
 ± % da tolerância
	VALOR NOMINAL
	COR
	PRETO
	MARROM
	VERMELHO
	LARANJA
	AMARELO
	VERDE
	AZUL
	VIOLETA
	CINZA
	BRANCO
	VALOR
	0
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	VALOR DA TOLERÂNCIA
	COR
	DOURADO
	PRATA
	SEM COR
	VALOR
	±5%
	±10%
	±20%
Lei de Ohm:											A Lei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador Georg Simon Ohm, indica que a diferença de potencial (U) entre dois pontos de um condutor é proporcional à corrente elétrica (I).								Quando essa lei é verdadeira num determinado resistor, este denomina-se resistor ôhmico ou linear. A resistência de um dispositivo condutor é dada pela fórmula.
		
onde:
U é a diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou ddp) medida em Volts
R é a resistência elétrica do circuito medida em Ohms
I é a intensidade da corrente elétrica medida em Ampères
e não depende da natureza de tal: ela é válida para todos os resistores. Entretanto, quando um dispositivo condutor obedece à Lei de Ohm, a diferença de potencial é proporcional à corrente elétrica aplicada, isto é, a resistência é independente da diferença de potencial ou da corrente selecionada.
a) Resistores Ôhmicos 
       Os resistores que obedecem a equação (14) são denominados por resistores ôhmicos. Para estes resistores a corrente elétrica ( i ) que os percorrem é diretamente proporcional à voltagem ou ddp (V) aplicada. Consequentemente o gráfico V versus i é uma linha reta, cuja inclinação é igual o valor da resistência elétrica do material, como mostra o gráfico abaixo, 
Fig. 1 -  Resistores ôhmicos obedecem a lei de Ôhm
b) Resistores não Ôhmicos
 Observa-se, em uma grande família de condutores que, alterando-se a ddp (V) nas extremidades destes materiais altera-se a intensidade da corrente elétrica i, mas a duas grandezas não variam proporcionalmente, isto é, o gráfico de V versus i não é uma reta e, portanto eles não obedecem a lei de Ôhm, veja gráfico abaixo. 
Fig.2 -   Resistores não ôhmicos não obedecem a lei de Ôhm
Erros de Medida
	O valor real é a magnitude da grandeza na entrada do equipamento de medida. A medição fornece apenas uma aproximação do valor real, porque o próprio processo da medição altera a grandeza medida. O valor medido é a magnitude da grandeza indicada, ou visualizada, na saída do equipamento. A diferença entre o valor medido e o valor real é chamada de erro. O erro percentual é expresso como uma porcentagem do valor real ou padrão:
Alternativamente, a diferença entre o valor real e o medido é chamada de precisão do equipamento. A precisão é geralmente expressa como uma porcentagem do valor de fundo de escala, isto é, o valor máximo da escala particular do equipamento que estiver sendo utilizado.
	Os erros não se limitam apenas àqueles inerentes ao próprio equipamento, mas são sempre um resultado da qualidade do procedimento e da medida. Por exemplo, a falha do operador no ajuste da leitura de um equipamento de medida no valor zero inicial leva à leitura de um valor superior ou inferior ao que deveria ser normalmente medido. Além disso, erros pessoais de interpolações são sempre possíveis com equipamentos analógicos de medida. 
METODOLOGIA:
Primeira parte: resistores especiaisMaterial utilizado:
Resistores especiais (NTC, PTC e LDR), fios de ligação, becker com água quente, fonte de luz.
Procedimento:
Passos para a realização das medidas:
a) Com o ohmímetro, meça a resistência elétrica, à temperatura ambiente, de cada um dos resistores especiais (PTC, NTC e LDR).
b) Mergulhe os resistores PTC e NTC na água quente e meça novamente as respectivas resistências elétricas.
Discuta o resultado observado.
c) Incida luz sobre o LDR e meça novamente a resistência elétrica deste resistor, agora nessa nova situação.
Discuta o resultado observado.
Segunda parte: resistor ôhmico
Material utilizado:
Painel de circuito de base de acrílico, bateria ( = 9V), quatro resistores iguais (resistência em código de cores) e um quinto resistor diferente, dois multímetros, painel de circuito de base de madeira, chaves e fios de ligação.
Procedimento:
Passos para a realização das medidas:
a) Monte o circuito no painel de circuito de base de acrílico,
como ilustrado na figura ao lado, dispondo convenientemente dois multímetros, um para medir a diferença de potencial (em paralelo) e outro para medir a corrente elétrica (em série), ambas as medidas relativas ao resistor R.
b) Feche as chaves S1, S2 e S3 e mantenha aberta a chave S4.
Meça V e i e obtenha, a partir destas medidas, a resistência elétrica do resistor. O valor obtido é próximo do valor esperado pela aplicação do código de cores?
c) Substitua a chave S1 por um resistor idêntico ao anterior e repita as medidas de V e i. A resistência elétrica do resistor R variou ou permaneceu constante?
d) Repita o procedimento anterior, substituindo, passo a passo, cada uma das demais chaves por outro resistor, também idêntico ao primeiro.
e) Para a quinta medida, substitua o resistor colocado no lugar da chave S3 pelo quinto resistor, que possui a resistência diferente das demais. Sistematize na tabela abaixo os dados obtidos.
	V (V)
	
	
	
	
	
	i (mA)
	
	
	
	
	
ATIVIDADES:
1) Plote os dados num gráfico V versus i. Qual a relação analítica observada entre essas grandezas?
2) Obtenha o valor de R através do gráfico.
3) Calcule o erro relativo percentual obtido no experimento. Tome como valor de referência para R o fornecido pelo código de cores.
4) O resistor analisado é ôhmico? Justifique sua resposta.
Terceira parte: resistor não - ôhmico
Material utilizado:
Dois multímetros, painel de circuito de base de madeira, lâmpadas incandescentes iguais (40W/127V), chaves e fios de ligação.
Procedimento:
Passos para a realização das medidas:
a) Analise o circuito ao lado, montado em um painel de madeira. Agora, a resistência de referência R e todos os resistores utilizados serão lâmpadas incandescentes de 40W/127V.
b) Feche as chaves S1, S2, S3 e S4. Meça V e i e obtenha, a partir destas medidas, a resistência elétrica do resistor (lâmpada).
c) Substitua a chave S1 por uma lâmpada idêntica à utilizada anteriormente e repita as medidas de V e i. A resistência elétrica do resistor R variou ou permaneceu constante?
d) Repita o procedimento anterior, substituindo, passo a passo, cada uma das demais chaves por outro resistor, também idêntico ao primeiro. Sistematize na tabela abaixo os dados obtidos.
	V (V)
	
	
	
	
	
	i (A)
	
	
	
	
	
ATIVIDADES:
1) Plote os dados num gráfico V versus i.
2) O resistor analisado é ôhmico? Justifique sua resposta
DISCUSSÃO:
Quando se te um aumento da temperatura de um resistor como consequência verificamos o aumento na sua resistência. Já no resistor ôhmico verificamos o contrário do resistor comum, um aumento da temperatura gera uma diminuição da resistência. 
Vimos também que o resistor é sensível a luz. Com uma diminuição da intensidade luminosa há uma redução da resistividade. 
Um resistor diminui a corrente e a potência quando mais lâmpadas, gerando um melhor brilho. A corrente diminui porque tem mais resistência no circuito. A lâmpada que brilha mais tem maior potência sendo sua tensão diretamente proporcional a essa potência. 
CONCLUSÃO: 
Através do experimento pudemos verificar que a toda diferença de potencial podemos associar uma corrente elétrica que passa pelo circuito até chegar a um “bloqueio” aos elétrons que circulam pelo material condutor. A este tipo de obstrução ou oposição damos o nome de resistência elétrica, que é desempenhada pelo resistor; simples componente capaz de causar uma limitação na corrente elétrica de um circuito ou uma conversão de energia elétrica em energia térmica. Como exposto na teoria verificamos na prática de posse dos dados obtidos a relação existente entre corrente, voltagem e resistência, onde lidamos com o fato de que voltagem e corrente são diretamente proporcionais, já a corrente e resistência são inversamente proporcionais justamente pelo papel do resistor no circuito.
BIBLIOGRAFIA:
Apostila prática utilizada para aulas de FIS 120 - Laboratório de Física
Halliday, David, 1916 – Fundamentos de Física, v.3: eletromagnetismo/ David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker – Rio de Janeiro: LCT, 2007.
MAURÍCIO FRANCO, Comandos Elétricos 1, CEFETCAMPOS, 2001,