Física Experimental 3- Lei de Ohm

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Vale do São Francisco – UNIVASF
Colegiado de Engenharia Elétrica
USO DE AMPERÍMETROS E VOLTÍMETROS NO ESTUDO DE ELEMENTOS LINEARES E NÃO LINEARES
Yasmin Bárbara 
Vera Ribeiro
Diego Lenno
Pedro Lucas
Lucas Barros
Professor Francisco Matias
Juazeiro – Bahia – Brasil
Abril de 2015
SUMÁRIO
1.Introdução................................................................................................3
2. Objetivo...................................................................................................3
3.Materiais e Métodos.................................................................................3
4. Resultados e Discussões........................................................................4
5.Conclusões...............................................................................................7
6. Referências..............................................................................................7
1. Introdução
A corrente flui por um circuito elétrico seguindo várias leis definidas. A lei básica do fluxo da corrente é a lei de Ohm, assim chamada em homenagem a seu descobridor, o físico alemão Georg Ohm. Segundo a lei de Ohm, a intensidade de uma corrente elétrica uniforme (I), é diretamente proporcional à diferença de potencial nos terminais de um circuito (V), e inversamente proporcional à resistência do circuito (R), ou seja, “V = R.I”, onde as unidades de medida são, respectivamente, volts, ohms e ampères.
Deste modo, se a resistência de um elemento elétrico e constante, o gráfico V × I é uma reta com intercepto na origem e inclinação igual ao valor da resistência. Um resistor com essas características é dito ideal ou ôhmico. É essa propriedade que desejamos verificar nesse experimento, aplicando diferentes tensões e correntes a um resistor e verificando o comportamento do gráfico V × I.
2. Objetivo
O objetivo deste experimento é estudar o comportamento de um resistor quanto submetido a diferentes tensões e correntes, a fim de confirmar a relação “V = R.I”, conhecida como Primeira Lei de Ohm. Desta maneira, pretende-se verificar a linearidade (ou não) de um gráfico “V versus I”, bem como a escolha de escalas convenientes e a avaliação de erros que podem surgir em um experimento. Além de utilizar um diodo emissor de luz (LED) para determinar o comportamento resistor do mesmo e conhecer o funcionamento do amperímetro e do voltímetro, a fim de se familiarizar o aluno com estes componentes fundamentais para que o experimento seja realizado com êxito.
3. Materiais e Métodos
Os materiais utilizados para este experimento foram os seguintes:
Dois resistores. Sendo um com a resistência conhecida (1kΩ);
Um diodo emissor de luz (LED);
Uma fonte DC variável;
Uma placa de prototipação (Protoboard);
Multímetros;
Fios, conectores e componentes auxiliares.
Primeiramente foi montado um circuito na Protoboard utilizando os dois resistores, como mostrado na Figura 1:
Figura 1: Esquema do circuito utilizando os dois resistores
Onde R é o resistor de resistência desconhecida. Onde A representa o Amperímetro que deve estar ligado em série com com os outros resistores e V representa o voltímetro que deve estar ligado em paralelo ao resistor de resistência desconhecida.
Posteriormente, na segunda etapa no experimento, o resistor de resistência desconhecida será trocado pelo diodo emissor de luz (LED).
Para a confecção dos gráficos, foi utilizado o método dos mínimos quadrados, que estima o coeficiente da reta de ajuste ‘Y= AX +B’, onde é obtido o valor de A e B através das equações abaixo:
Destas duas equações, a que mais nos interessa é a primeira, que calcula a inclinação da reta. Existem ainda outras equações para calcular os erros dos coeficientes, que preferimos omitir. Podemos obter os coeficientes e seus erros com auxílio de softwares de plotagem, como o Origin.
4. Resultados e discursões 
Utilizando dois resistores
Dados do procedimento experimental utilizando dois resistores. Um com a resistência conhecida (1kΩ) e um com a resistência a ser determinada:
	Tensão de Saída
(volts)
	Corrente no resistor(mA)
	Tensão no resistor(volts)
	0,5
	0,37
	0,12
	1,0
	0,77
	0,25
	1,5
	1,15
	0,37
	2,0
	1,53
	0,50
	2,5
	1,91
	0,61
	3,0
	2,29
	0,74
	3,5
	2,68
	0,87
	4,0
	3,05
	0,99
	4,5
	3,45
	1,12
	5,0
	3,83
	1,24
	5,5
	4,20
	1,36
	6,0
	4,60
	1,45
	6,5
	4,97
	1,45
	7,0
	5,37
	1,74
	7,5
	4,75
	1,86
	8,0
	6,14
	1,99
	8,5
	6,52
	2,11
	9,0
	6,91
	2,24
	9,5
	7,30
	2,36
	10,0
	7,69
	2,49
A partir dos dados obtidos experimentalmente, e utilizando o software Origin, obtemos o gráfico abaixo com a reta ajustada, justamente com a tabela dos valores obtidos para a equação dos métodos dos mínimos quadrados.
Gráfico : Obtido através do software Origin, com os valores obtidos e a reta ajustada
Tabela : Valores obtidos para A e B, juntamente com o seu desvio padrão
Utilizando um diodo emissor de luz (LED)
Os a tabela abaixo é dos dados obtidos a partir do experimento utilizando o diodo emissor de luz (LED)
	Tensão de saída(V)
	Corrente no LED(mA)
	Tensão no LED(V)
	0,5
	0
	0,5
	1,0
	0
	1
	1,5
	0,003
	1,48
	2,0
	0,275
	1,71
	2,5
	0,690
	1,75
	3,0
	1,135
	1,78
	3,5
	1,565
	1,80
	4,0
	2,21
	1,83
	4,5
	2,70
	1,85
	5,0
	3,20
	1,86
A partir dos dados obtidos, e utilizando o software Origin, obtemos o gráfico abaixo com a reta ajustada, justamente com a tabela dos valores obtidos para a equação dos métodos dos mínimos quadrados.
Gráfico : Obtido através do software Origin, com os valores obtidos e a reta ajustada.
Tabela : Valores obtidos para A e B, justamente com o seu desvio padrão
Utilizando um diodo emissor de luz (LED) com a polaridade invertida
Um diodo possui a característica de permitir a passagem de corrente por apenas um sentindo, ou seja, este só irá funcionar se conectado com no circuito com a polaridade correta. 
Ao invertemos a polaridade, não há passagem de corrente no circuito, ou seja, o diodo emissor de luz (LED) comporta-se como uma chave aberta.
5. Conclusões
Após analisarmos os dados obtidos, os resultados dos cálculos envolvidos no experimento e o gráfico, podemos afirmar que a Lei de Ohm se aplica muito bem às situações práticas, visto que as diferenças são mínimas e perfeitamente aceitáveis, embora estejamos lidando com aparelhos reais, suscetíveis a imperfeições. Com este experimento o grupo percebeu a importância de uma montagem bem planejada de um circuito elétrico, a fim de minimizar os erros causados pelos materiais utilizados. O comportamento do da curva utilizando o LED também foi esperado, já que, em determinadas tensões, este não conduz corrente, assim como o comportamento observado ao invertermos a polaridade do mesmo.
6. Referências
Halliday e Resnick. Fundamentos de Física vol. 3, Eletromagnetismo. 6a
ed.,LTC, RJ, cap. 28.
1