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Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca – CEFET/RJ Nova Friburgo Engenharia Elétrica Potência elétrica e trabalho elétrico Aluno: Felipe de Bois Soares; Gabriel José Nogueira Cardoso e, Rajla Fidlarczyk Villaça. Disciplina: Física Experimental Professor(a): André Lemos Semestre: 2º/2018 Nova Friburgo, 26/09/2018. Sumário 1 - Resumo O objetivo principal deste relatório é o de analisar a divisão das correntes nas lâmpadas quando estão em paralelo, e a tensão quando estão em série, além da potência em ambos os casos. O experimento também consistia em verificar a intensidade da luz nas lâmpadas em ambas situações. 2 - Exposição Teórica Um objeto, ao realizar trabalho, tem definida sua potência como a quantidade de energia por unidade de tempo. Uma lâmpada por exemplo, gera uma energia luminosa no seu filamento, e para obter analiticamente a taxa da tal intensidade deve-se usar a relação de potência abaixo: Em que: : Potência; : Diferença de potencial, e : Corrente. Para se obter uma relação de uma potência dissipada por uma resistência, utilizamos a primeira Lei de Ohm como auxílio: Em que: : Resistência. Desse modo, podemos escrever: [1] No entanto, somente essas relações não são suficientes para estudar o comportamento de um circuito. Dessa forma, Kirchhorff criou duas leis para determinar a corrente e a tensão no circuito: 1ª Lei de Kirchhorff (LKC): Soma das correntes em um nó é igual a zero. 2ª Lei de Kirchhorff (LKT): A queda das tensões em um circuito ser igual a zero, sendo a queda positiva fornecimento de tensão, e negativa, absorção de potência. [2] 3 - Procedimento experimental 3.1 - Materiais utilizados: Fonte contínua de bancada; Dois multímetros; Um interruptor; Peças conectoras para montagem do circuito; Três fios conectores azuis, negativos; Três fios conectores vermelhos, positivos; Duas lâmpadas de 4 V. Inicialmente, o professor nos deu uma breve explicação de como funcionaria o experimento, após isso, o grupo começou a montagem do circuito proposto. No primeiro momento o mesmo foi montado com as lâmpadas em paralelo quando fechávamos a chave do circuito para verificarmos a resistência e sua luminosidade, nessa parte a tensão foi fixada em 4 V. Posteriormente a isso, o grupo modificou o circuito para que ambas as lâmpadas ficassem em série com a corrente fixada em 0.04 A, dessa forma, podemos encontrar a resistência que a corrente encontrava e sua tensão, além de verificar a luminosidade vista nas lâmpadas em série. 4 - Resultados A tabela abaixo mostrará os valores da resistência, voltagem e tensão nas lâmpadas em série e paralelo: Lâmpadas Corrente () Tensão () Resistência () Luminosidade Uma 0,400 ±0,025 4,000 ±0,025 10,000 ±1,564 Forte Duas (paralelo) 0,800 ±0,025 4,000 ±0,025 5,000 ±0,197 Forte Duas (série) 0,0400 ±0,0025 7,600 ±0,025 190,000 ±4,352 Normal Tabela 1 - Dados coletados da tensão, resistência, tensão e luminosidade nas lâmpadas. Obs. A corrente foi fixada em 0,04 A nas lâmpadas em série, a tensão em 4 V para as lâmpadas em paralelo e na lâmpada única, para realização do experimento. Para se obter os valores das resistências acima, foi usada a fórmula enunciada na exposição teórica, exemplificada abaixo para a lâmpada única: Os valores de , foram obtidos a partir da equação da propagação de erros abaixo: As potências encontradas nas lâmpadas foram: Lâmpadas Potência () Uma 1,6 ±0,1 Duas (paralelo) 3,2 ±0,1 Duas (série) 0,3 ±0,2 Tabela 2 - Resultados das potências das lâmpadas analisadas. Através da equação exposta na Exposição teórica, encontramos a potência das lâmpadas, um exemplo da lâmpada única: Os valores de , foram obtidos a partir da equação da propagação de erros abaixo: Foram calculados então os valores do trabalho elétrico para uma situação de uma lâmpada acesa por 5 minutos, a partir da seguinte fórmula: W = V.I.t Sendo V a tensão, o I a corrente e t o tempo, os valores encontrados para cada situação foram dispostos na tabela abaixo: Lâmpadas Trabalho (J) Uma 480,0 ±30 J Duas (paralelo) 960,0 ±30,6 J Duas (série) 90,0 ±57 J Os valores de , foram calculados a partir da fórmula da propagação de erros, temos que: Como o tempo t foi proposto, é possível desconsiderar sua incerteza. De acordo com o exposto acima, o experimento serviu para confirmar a literatura, ou seja, percebemos que com as lâmpadas em série a resistência aumenta. 5 - Conclusão Esse experimento, consistiu em analisar as lâmpadas em série e paralelo, e dessa forma, analisar suas potências e resistências, assim, percebemos que as lâmpadas em série apresentaram uma luminosidade menor que as em paralelo, visto que sua resistência é maior e porque a intensidade tem relação com a potência que cada lâmpada consome. Com isso confirmando os resultados apresentados o experimento corroborou a teoria vista, sendo realizado com sucesso. 6 – Bibliografia [1] - HALLIDAY D.; RESNICK R. e WALKER J. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo. Volume 3. 8ª edição. Editora LTC, 2011. [2] - YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A... Física III: Eletromagnetismo. 12 ed. São Paulo: Addison Wesley, 2009.
