relatorio experiencia 6 laboratorio de fisica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ - UNIFEI 
 
 
 
 
6º LABORATORIO DE FISICA EXPERIMENTAL 
Avaliando Resistências Elétricas através de Gráficos 
 
 
 
 
 
 
Itajubá-MG 
2019 
INTRODUÇÃO 
No laboratório do Instituto de Física e Química na disciplina de Metodologia Científica foi realizado um experimento no dia 07 de junho de 2019, afim de avaliar resistências elétrica por meio de gráficos, onde foram utilizados dois tipos de resistências, um resistor ôhmico e uma lâmpada incandescente. 
A resistência é uma propriedade física em que sua unidade de media é dado em ohms (Ω), que associa a tensão elétrica aplicada onde sua unidade de media é dada em Volts (V), e dividida pela corrente elétrica que atravessa este resistor, onde a unidade de medida de corrente elétrica é o Ampere (A). 
Quando a resistência é constante para um determinado intervalo de variação de voltagem e corrente, é dito que está em um regime de condução ôhmico geralmente, nem todos os materiais apresentam um regime de condução ôhmica como lâmpadas incandescentes que podem variar pelo fato de seu ponto resistente dissipar energia luminosa e térmica por um filamento condutor ou até resistores reguladores chamados de potenciômetro. Quando ocorre transformação de energia elétrica em luminosa ou calorífica, não existe proporcionalidade direta entre a voltagem e a corrente elétrica, pois parte da potência elétrica é dissipada em outras formas de energia. Sendo assim se a temperatura do resistor variar, sua resistência também irá sofrer variações. 
Resistores podem ser fios condutores, diodos, lâmpadas, ajustadores de potência e até mesmo o corpo humano pode ser considerado um tipo de resistência a passagem de corrente elétrica. Isso tudo só tem capacidade de resistir a passagem de energia por conta das propriedades microscópicas da matéria. 
 
 
OBJETIVOS 
Os objetivos do 6º laboratório de física experimental foram: 
Efetuar medidas diretas de voltagem e corrente elétrica; 
Efetuar medidas diretas e indiretas de resistência elétrica; 
Aprender a utilizar corretamente um multímetro; 
Aprender a construir gráficos de pontos experimentais; 
Aprender a extrair informações e medidas de gráficos; 
Montar o circuito a fim de ser possível a passagem da corrente elétrica. 
 
METODOLOGIA E PROCEDIMENTOS 
Buscando realizar medidas que relacionem voltagem, corrente e resistência, foram utilizados multímetros ICEL MD-61114 para medir a corrente e tensão de um circuito, alimentado por uma fonte elétrica BK precision 1550. Foram utilizados fios de condução e um resistor de 1kΩ, juntamente a uma lâmpada OSRAM de 40W, 127v. Com esses materiais, foi obtida tensão, corrente e resistência do experimento realizado. 
 
MATERIAIS 
A seguir foram caracterizados os materiais utilizados para realização do experimento. 
Multímetro ICEL MD-61114: 
Utilizados para obtenção de: 
 -Voltagem DC 20 ou 200V, com erro de 0,5%+3; 
 -Corrente DC 20mA, com erro de 0,8%+4; 
 -Corrente DC 200mA, com erro de 1,2%+4 
 -Resistência de 200Ω, com erro de 0,8%+5; -Resistência de 20kΩ, com erro de 0,8%+3. 
Resistência elétrica comercial de 10kΩ. 
Lâmpada de 40W com contatos. 
Matriz de circuito e fios. 
 
Modelo 
Utilizando os materiais caracterizados, foi medida a resistência do resistor, utilizando o multímetro com chave posicionada em 20 kΩ, qual valor obtido foi de (9,99 ± 0,05) kΩ, e foi medida a resistência da lâmpada, com chave seletora do multímetro em 200Ω, qual valor obtido foi de (30,2 ± 0,8) Ω. 
Em seguida, foi montando o circuito, utilizando a matriz e os fios, junto à resistência comercial, como especificado no roteiro. Em seguida, foram posicionados os multímetros, de modo que realizassem leituras de voltagem e corrente, iniciando com chave seletora em 20 V e 20 mA, respectivamente. Com a fonte, foram realizadas leituras, variando a voltagem do valor mínimo até o valor máximo de 5 em 5V, anotando os devidos valores na tabela 1. 
Após realizar o experimento com todos os valores possíveis, a resistência foi retirada e substituída pela lâmpada, realizando o mesmo procedimento e anotando os valores na tabela 2. 
 
 
Resultados 
 
Após a realização do experimento, obtivemos os gráficos e as tabelas seguintes: 
	
	Tabela 1 – Resultados obtidos da resistência comercial de 10 kΩ 
	
	Ensaio 
	S. Voltímetro 
	Voltagem (V) 
	Erro (V) 
	S. Amperímetro 
	Corrente (mA) 
	Erro (mA) 
	1 
	20 V 
	0.92 
	0.03 
	20 mA 
	0.08 
	0.04 
	2 
	20 V 
	6.02 
	0.06 
	20 mA 
	0.55 
	0.04 
	3 
	20 V 
	11.26 
	0.09 
	20 mA 
	1.03 
	0.05 
	4 
	20 V 
	16.62 
	0.11 
	20 mA 
	1.50 
	0.05 
	5 
	200 V 
	20.80 
	0.13 
	20 mA 
	1.98 
	0.06 
	6 
	200 V 
	25.80 
	0.16 
	20 mA 
	2.46 
	0.06 
	7 
	200 V 
	30.70 
	0.18 
	20 mA 
	2.94 
	0.06 
	8 
	200 V 
	35.80 
	0.21 
	20 mA 
	3.42 
	0.07 
	9 
	200 V 
	37.10 
	0.22 
	20 mA 
	3.55 
	0.07 
 
 
Gráfico 1 – Relação de voltagem e corrente do resistor comercial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ajuste da função: 
A*x+B A = 10.51 ± 0.03 Ω B = 0.16 ± 0.03 V 
 
	
	Tabela 2 – Resultados obtidos pela lâmpada de 40 W 
	
	Ensaio 
	S. Voltímetro 
	Voltagem (V) 
	Erro (V) 
	S. Amperímetro 
	Corrente (mA) 
	Erro (mA) 
	1 
	20 V 
	0.73 
	0.03 
	20 mA 
	22.70 
	0.22 
	2 
	20 V 
	5.33 
	0.06 
	20 mA 
	80.80 
	0.69 
	3 
	20 V 
	10.22 
	0.08 
	20 mA 
	99.70 
	0.84 
	4 
	20 V 
	15.21 
	0.11 
	20 mA 
	115.50 
	0.96 
	5 
	200 V 
	20.20 
	0.13 
	20 mA 
	126.40 
	1.05 
	6 
	200 V 
	25.00 
	0.16 
	20 mA 
	138.10 
	1.14 
	7 
	200 V 
	29.90 
	0.18 
	20 mA 
	149.30 
	1.23 
	8 
	200 V 
	34.80 
	0.20 
	20 mA 
	160.40 
	1.32 
	9 
	200 V 
	36.20 
	0.21 
	20 mA 
	163.20 
	1.35 
 
 
Gráfico 2
 – Relação de voltagem e corrente da lâmpada de 40 W 
 
	
	Tabela 3 – Relação com a Temperatura e Volta
	gem 
	Ensaio 
	Voltagem (V) 
	Resistencia (Ω) 
	Temperatura (K) 
	Erro temp. 
	1 
	(0.73 ± 0.03) 
	(32.16 ± 1.52) 
	14.41 
	0.95 
	2 
	(5.33 ± 0.06) 
	(65.97 ± 0.90) 
	263.17 
	4.54 
	3 
	(10.22 ± 0.08) 
	(102.51 ± 1.18) 
	532.06 
	7.46 
	4 
	(15.21 ± 0.11) 
	(131.39 ± 1.43) 
	746.79 
	9.65 
	5 
	(20.20 ± 0.13) 
	(159.81 ± 1.69) 
	953.72 
	11.81 
	6 
	(25,00 ± 0.16) 
	(181.03 ± 1.87) 
	1109.85 
	13.39 
	7 
	(29.90 ± 0.18) 
	(200.27 ± 2.05) 
	1251.42 
	14.83 
	8 
	(34.80 ± 0.20) 
	(216.96 ± 2.20) 
	1374.23 
	16.07 
	9 
	(36.20 ± 0.21) 
	(221.81 ± 2.24) 
	1409.96 
	16.44 
 
Gráfico 3 – Relação da variação entre a resistência e voltagem da lâmpada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico 4 - variação da temperatura do filamento da lâmpada com a voltagem aplicada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ajuste da função: 
 
T = a + b*𝑉 
 
Portanto: 
	a = -114.42 ± 43.09 
	b = 134.95 ± 23.43 
	c = 0.68 ± 0.04 
 
Com 110 V = 3184.11 ºC 
 
PENSE E RESPONDA 
O Gráfico 1 tem que aspecto? Qual relação parece existir entre a voltagem V e a corrente I, para o resistor comercial? Ajustem uma função adequada aos pontos experimentais e interpretem o significado físico dos coeficientes desta função. 
 
R= O gráfico 1 tem aspecto de reta, demonstrando a relação entre voltagem e corrente como forma linear. A resistência por estabelecer um valor fixo de 10 kΩ, representa a constante de uma função do primeiro grau sendo que as variáveis dessa função pode ser ou corrente ou a voltagem, a função dependendo da situação, de qualquer forma, o resultado apresentará um gráfico com uma reta, assim como apresenta o gráfico 1. Os coeficientes da reta do tipo a*x+b, onde “a” é 10.51 ± 0.03 Ω e “b” é 0.16 ± 0.03 V. 
 
O Gráfico 2 tem que aspecto? Qual relação parece existir entre a voltagem V e a corrente I, para a lâmpada? 
 
R= O gráfico 2 tem um aspecto de curva que mais se caracteriza com uma curva polinomial, demonstrandoque não há relação linear entre a voltagem e a corrente, visto que a lâmpada possui um filamento de tungstênio fazendo com que a sua resistência seja variável com o aumento da voltagem. 
 
Com a leitura de ta do termômetro climático do Laboratório e sabendo que a = 0,0045 W/K para o filamento de tungstênio, calculem para cada par de medidas (V e I), a resistência (em W) e a temperatura do filamento da lâmpada (em K). Criem a Tabela 3 com as seguintes colunas: Ensaio, Voltagem (V), Resistência (W), Temperatura (K). 
Não se esqueçam de propagar os erros! 
 
R= A resposta está na tabela número 3 apresentado anteriormente na página 4. 
 
Façam o Gráfico 3, da variação da resistência do filamento da lâmpada com a voltagem aplicada. O que se pode concluir dele? 
 
 R= Que há pouca variação, o que não expressa uma linearidade como também não expressa o formato de uma curva, isso mostra que os valores de temperatura em relação a voltagem aplicada variam com pouca de linearidade. 
 
 
 
Façam o Gráfico 4, da variação da temperatura do filamento da lâmpada com a voltagem aplicada. Façam um ajuste da função abaixo, aos pontos experimentais: 
T = a + b*𝑉 com a, b e c coeficientes. para tanto, utilizem a opção do menu superior “Analysis”, seguida de “Fit Wizard”. Em “Parameters” digitem “a, b, c”. No retângulo em branco, embaixo, digitem “a+b*x^c”. Depois cliquem em “Fit >>”. Na nova janela, digitem os seguintes “chutes” para os parâmetros: a) 200, b) 200, c) 0.5. 
 
R= A resposta está contida no gráfico 4. 
 
De acordo com o ajuste feito ao gráfico da variação da temperatura do filamento da lâmpada com a voltagem aplicada, qual deveria ser a temperatura do filamento para a voltagem máxima na lâmpada (110V)? Verifiquem se ela está de acordo com a temperatura de fusão do tungstênio (TF = 3422°C). 
 
R= De acordo com o gráfico 4, a temperatura que corresponde a voltagem máxima da lâmpada(110V), foi encontrado o valor de 3184,11 °C, que está próximo a temperatura de fusão do tungstênio (Tf = 3422 °C). 
 
Considerando as duas resistências que utilizamos (resistor e lâmpada) e o intervalo de voltagem aplicado, quais deles obedeceram a Lei de Ohm? Quais deles trabalharam em regime ôhmico? Justifiquem vossa resposta. 
 
R= O resistor comercial obedece a primeira de ohm, sendo ôhmico, já há lâmpada, que há a variação de temperatura, não obedece a primeira lei de ohm, não tendo resistência constante significando que ele é não ôhmico. 
 
CONCLUSÃO 
A partir do experimento podemos concluir que saber construir gráficos pode ajudar a calcular diversas medidas indiretas além de nos mostrar como é o comportamento das medidas, se são lineares ou representam curvas, facilitando muito nossa compreensão, além da possibilidade de poder exercitar a interpretação de gráficos. Também aprendemos a realizar medidas com multímetros nas suas diversas funções, aprendemos a calcular os devidos erros e a realizar a propagação de erros das medidas indiretas obtidas.