reletório roteiro 1 - experimental 3

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
 
CAIO RICARDO SANTOS 
RAMON LUCAS 
RODRIGO CERQUEIRA 
SAMUEL TORRES 
OZEAS CARVALHO 
WILLY HUGO XAVIER 
 
 
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO SUPERVISIONADO: 
VARIÁVEIS E ELEMENTOS ELÉTRICOS: PARTE I 
 
 
 
 
Relatório apresentado como parte dos requisitos para obtenção da 
nota final da disciplina Física Experimental III do Curso Bacharel 
em Engenharia Mecânica (2019.1) da UESC - Universidade 
Estadual Santa Cruz. 
 
Professor: Marcelo Krause. 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ILHÉUS-BAHIA 
2019 
 
• RESUMO: 
Nesse experimento pudemos identificar as variáveis e os elementos de um circuito elétrico. Além disso, com esse 
relatório pudemos aprender como ler circuitos, desenhos técnicos etc. Tudo aprendido nesse experimento estava 
envolto nas regras da ABNT. 
 
• INTRODUÇAO: 
Esse experimento tem como objetivo o conhecimento acerca de grandezas físicas básicas ou derivadas e a unidade de 
medida relacionada a cada grandeza. Grandezas físicas são aquelas grandezas que podem ser medidas, ou seja, que 
descrevem qualitativamente e quantitativamente as relações entre as propriedades observadas no estudo dos 
fenômenos físicos. Para a física, elas podem ser vetoriais ou escalares, como, por exemplo, o tempo, a massa, o 
comprimento, velocidade, aceleração, força e etc. Grandeza escalar é aquela que precisa somente de um valor 
numérico e uma unidade para determinar a grandeza física, como a massa. Já as grandezas vetoriais necessitam, além 
do valor numérico, de uma representação espacial que determine a direção e o sentido. Exemplos comuns para esse 
tipo de grandeza são a aceleração, velocidade e força. As principais grandezas básicas estão citadas na tabela 1.0: 
 
GRANDEZA UNIDADE SÍMBOLO 
Comprimento Metro m 
Massa Quilograma Kg 
Tempo Segundo s 
Corrente Elétrica Ampere A 
Temperatura Kelvin K 
Quantidade de Substância Mol Mol 
Intensidade Luminosa candela Cd 
TABELA 1.0 
 
As principais grandezas derivadas estão citadas na tabela 1.1: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TABELA 1.1 
 
 
GRANDEZA SÍMBOLO UNIDADE DERIVADA 
Área A Metro quadrado 
Volume V Metro cúbico 
Velocidade v Metro por segundo 
Aceleração a Metro por segundo ao quadrado 
Número de Ondas σ Inverso do metro 
Massa específica ρ Quilograma por metro cubico 
Volume específico v Metro cubico por quilograma 
Densidade Superficial ρa Quilograma por metro quadrado 
Densidade de corrente j Ampere por metro quadrado 
Campo magnético H Ampere por metro 
Concentração c Mol por metro cubico 
Concentração de massa ρ, ϒ Quilograma por metro cúbico 
Luminância Lv Candela por metro quadrado 
Índice de refração Um 
Permeabilidade relativa μ um 
• PROCEDIMENTO E RESULTADOS: 
 
1) O QUE SÃO CARGAS ELÉTRICAS? 
A carga elétrica é um conceito físico que determina as interações eletromagnéticas dos corpos eletrizados. A unidade 
de grandeza da carga elétrica no Sistema Internacional de Unidades é o Coulomb, representado pela letra C. Todos os 
corpos são formados por cargas elétricas, porém, não é fácil perceber suas propriedades, pois a maioria dos corpos, 
quando estão eletricamente neutros, possui mesma quantidade de prótons e elétrons. 
2) QUAIS AS FORMAS DE OBTENÇÃO DE ELÉTRICIDADE ESTÁTICA? 
A eletricidade estática é o fenômeno de acumulação de cargas elétricas que pode se manifestar em qualquer material. 
Ela acontece, principalmente, com o processo de atrito entre materiais, além de processos de indução e condução. Ela 
se manifesta em vários fenômenos que ocorrem no cotidiano, às vezes ocorre de forma inofensiva, mas em outros 
casos sua manifestação pode ser muito perigosa. 
3) QUAIS OS PERIGOS DA ELETRICIDADE ESTÁTICA EM RELAÇÃO AOS COMPONENTES ELÉTRICOS? 
Quando um dispositivo é danificado por uma descarga eletrostática, diversos sintomas poderão ocorrer desde o mau 
funcionamento esporádico até mesmo á queima do dispositivo, o que determinará será a forma e a intensidade com 
que a descarga eletrostática ocorreu. Em um computador, por exemplo, os componentes mais afetados são os 
módulos de memória. 
4) E EM RELAÇÃO AO CORPO HUMANO? 
O perigo começa quando um corpo fica muito tempo sem entrar em contato com corpos condutores em que possa 
descarregar a carga acumulada, então quando entra encontra um equipamento eletrônico, que é bom condutor, pode 
acontecer um acidente. Um exemplo disso é quando uma pessoa passa por um longo carpete e toca na maçaneta para 
abrir a porta, ela acaba tomando um choque devido ao acumulo de carga. 
5) COMO EVITAR A ENERGIA PROVINIENTE DA ELETRICIDADE ESTÁTICA 
É necessário evitar, ao máximo, o contato frequente com outros objetos. Afinal, a maneira mais fácil de ganhar ou 
perder elétrons é friccionar suas mãos ou pés em objetos como tapetes e blusas de lã. E por falar em roupas, tente 
usar sempre peças feitas de fibras naturais, como o algodão, já que fibras sintéticas (como nylon e poliéster) costumam 
acumular mais energia estática. Já que estamos falando de boa aparência, cabe mais uma dica: quem costuma secar 
os cabelos antes de pentear pode usar um secador com emissor de íons, que ajuda a neutralizar a carga acumulada 
nas madeixas. Além disso, há também as pulseiras antiestáticas, que podem ser usadas diariamente. Porém, não 
adianta apenas carregá-las no pulso: é necessário que elas sejam conectadas a um sistema de aterramento para que 
a energia seja descarregada. 
6) COMO É FEITO O CÁLCULO DA QUANTIZAÇÃO DAS CARGAS? 
Sabe-se que o módulo da carga elétrica de um próton é igual a carga elétrica de elétron. Esse valor foi definido como 
sendo e = 1,6x10^19 C . Assim todas as outras quantidades de cargas elétricas serão múltiplos inteiros da carga 
elementar, assim sendo ela quantizada. O calculo para a quantização das cargas é feito utilizando a fórmula q = n . e, 
onde q é a quantidade de carga no corpo, n é o número de elétrons ou prótons que o corpo tem em falta ou excesso 
e e é a carga elementar. 
 
 
 
7) O QUE SÃO CONDUTORES E ISOLANTES? 
Os materiais condutores são aqueles em que as cargas elétricas se movimentam com mais liberdade em função dos 
elétrons livres presentes na sua camada de valência e a pequena força de atração entre eles e o núcleo atômico, um 
exemplo considerável de condutores são os metais. Os materiais isolantes, também chamados de dielétricos são 
aqueles em que os elétrons não têm facilidade de movimentação devido a forte ligação entre eles e o núcleo atômico, 
exemplos de isolantes são isopor, borracha, madeira seca etc. 
8) DEFINA CORRENTE ELÉTRICA E DEMONSTRE MATEMÁTICAMENTE COM RELAÇÃODE INTEGRAL 
A corrente elétrica é o fluxo ordenado de cargas elétricas, que se movem de forma orientada em um condutor elétrico 
sólido ou em soluções iônicas. Essa é uma grandeza fundamental em Física, pois, sem corrente elétrica, não seria 
possível, por exemplo, fazer funcionar qualquer aparelho elétrico. 
𝑖 =
∆𝑄
∆𝑡
 , [Ampere ]=
[𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏]
[𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜]
 
9) DEMONSTRE A VELOCIDADE DE MIGRAÇÃO DOS ELÉTRONS E PROVE A PARTIR DE DADOSNUMÉRICOS QUE O 
SEU VALOR É RELATIVMENTE BAIXO 
A figura 01 mostra um instantâneo de um volume cilíndrico contento cargas elétricas que se deslocam todas 
com velocidade de migração . A corrente elétrica é o resultado deste movimento coletivo das cargas elétricas. 
 
Figura 01 
A quantidade de carga contida neste volume é: 
∆𝑄 = 𝑛. 𝑞. 𝐴. ∆𝑥 
onde n é o número de portadores de carga por unidade de volume e q é a carga de cada portador. Após um intervalo 
de tempo , toda a carga contida no volume cilíndrico terá atravessado a área A. Estemovimento dá origem 
à uma corrente: 
𝑖 =
∆𝑄
∆𝑡
= 
𝑛. 𝑞. 𝐴. ∆𝑥
∆𝑥
𝑣𝑑⁄
= 𝑛. 𝑞. 𝐴. 𝑣𝑑 
É interessante compararmos a velocidade de migração em um material típico, como o cobre, com a velocidade térmica 
dos elétrons à temperatura ambiente, que é de cerca de . Em uma corrente de 1 A num fio de cobre 
( ) de de raio, teremos da equação: 
𝑣𝑑 =
1
𝑛. 𝑞. 𝐴
= 5,9𝑥10^ − 6 
 
Vemos que a velocidade de migração constitui uma ínfima fração da velocidade térmica dos elétrons; . 
10) DEFINA TENSÃO ELÉTRICA OU DDP 
Tensão elétrica ou diferencial de potencial (ddp) é a diferença de potencial entre dois pontos. A tensão elétrica 
também pode ser explicada como a quantidade de energia gerada para movimentar uma carga elétrica. 
𝑈 = 
𝐸𝑒𝑙
𝑄
 , U= tensão elétrica, Eel = energia elétrica, Q = quantidade de carga 
11) DEFINA POTÊNCIA E ENERGIA 
A potência elétrica dissipada por um condutor é definida por um condutor é definida como a quantidade de energia 
térmica que passa por ele durante uma quantidade de tempo. 
𝑃𝑜𝑡 =
𝑈
∆𝑡
 
A unidade utilizada para energia é o watt (w), que designa Joule por segundo. 
Ao considerar que toda a energia perdida em um circuito é resultado do efeito Joule, admitimos que a energia 
transformada em calor é igual a energia perdida por uma carga q que passa pelo condutor. Ou seja: 
𝐸 = 𝐸𝑝𝑖 − 𝐸𝑝𝑓 
Mas, sabemos que: 
𝐸𝑝 = 𝑞. 𝑉 
Assim: 
𝐸 = 𝑞. 𝑉𝑖 − 𝑞. 𝑉𝑓 
𝐸 = |𝑞|. |(𝑉𝑖 − 𝑉𝑓)| 
𝐸 = |𝑞|. 𝑈 
Logo: 
𝑃𝑜𝑡 =
|𝑞|. 𝑈
∆𝑡
 
𝑃𝑜𝑡 = 𝑈. 𝑖 
12) QUAL A DIFERENÇA ENTRE RESISTÊNCIA E RESISTOR 
A resistência elétrica é a capacidade de um corpo se opor a passagem de correntes elétricas por si, ou seja, a 
capacidade de impedir que a carga elétrica seja conduzida. Já um resistor é um dispositivo elétrico usado nos 
eletrônicos diversos, esse dispositivo possui a finalidade de transformar uma energia elétrica em energia térmica pelo 
efeito joule, isso acontece devido a sua resistência. 
13) QUAL O SIGNIFICADO DE RESISTIVIDADE? ESCREVA A LEI DE OHM COM AS FÓRMULAÇÕES MACROSCÓPIA E 
MICROSCÓPIA 
A resistividade elétrica é uma propriedade que define o quanto um material opõe-se à passagem de corrente elétrica, 
de forma que: quanto maior for a resistividade elétrica de um material, mais difícil será a passagem da corrente 
elétrica, o inverso acontece caso for menor. 
A segunda lei de Ohm é uma expressão matemática que relaciona as propriedades físicas que interferem na resistência 
elétrica de um condutor. 
𝑅 =
𝜌. 𝑙
𝐴
 
 
R = resistência elétrica(Ω - Ohm) 
ρ = resistividade (Ω.m – Ohm vezes metro) 
l = comprimento do corpo (m – metros) 
A = Área transversal do corpo (m² - metros quadrados) 
 
14) QUAL O SIGNIFICADO DE GERADOR? E RECEPTOR? ESCREVA AS SUAS EQUAÇÕES 
 
Um gerador transforma uma modalidade qualquer de energia em energia elétrica. As cargas elétricas da corrente que 
atravessa o gerador chegam pelo polo de potencial mais alto, polo positivo. E considerado gerador ideal aquele que 
consegue transferir às cargas que o atravessam toda energia elétrica transformada. 
𝑈 = 𝐸 − 𝑟. 𝑖 
Quando um gerador estabelece uma diferença de potencial U entre os terminais de um receptor, ela se divide em 
duas partes. Num receptor as cargas elétricas chegam ao polo positivo, sofrem uma perda de energia na realização de 
um trabalho útil e saem, pelo polo negativo com um potencial elétrico menor. 
𝑈 = 𝐸′ − 𝑟. 𝑖 
15) COMO REPRESENTAR UM CIRCUITO ASSOCIADO EM SÉRIE? E EM PARALELO? 
Um Circuito em Série é um circuito cujos componentes estão ligados sequencialmente numa única malha. Num 
Circuito em Série, a Corrente I, que flui através de cada componente, é a mesma, mas a Tensão, Vx, aos terminais de 
cada componente pode ser diferente, dependendo da Resistência Rxdo componente. 
 
Um Circuito Paralelo é um circuito no qual, quer os Terminais de Entrada, quer os Terminais de Saída das Resistências 
(ou de outros Componentes Electrónicos) que o constituem, estão ligados entre si, Figura 1. Num Circuito Paralelo, a 
Tensão V aos terminais de cada componente é a mesma, mas a Corrente que atravessa cada componente, Ix, é 
independente das outras, dependendo da Resistência do componente, Rx, Ix = V / Rx. 
 
 
 
• CONCLUSÃO 
Com esse experimento foi possível relembrar e/ou aprender mais sobre as diversa grandezas diretas e indiretas 
existentes, além de proporcionar o aprendizado em algumas duvidas relevantes como quando é série ou paralelo. 
Além disso, pudemos aprender também um processo muito comum de eletricidade estática e os cuidados que 
devemos tomar com a ela. 
 
• REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, c2009 
vol 4; 
https://brasilescola.uol.com.br/, acessado em 03 de agosto de 2019;