Relatório 005 - Corrente Contínua - Laboratório de Física 3

Prévia do material em texto

1 Objetivos 
 
 Obter o valor da corrente elétrica para os circuitos experimentais; e 
 Calcular valor da queda de potencial para os circuitos montados. 
 
 
2 Introdução teórica 
 
Resistores em série 
 
 Quando em um circuito vários resistores são colocados um em seguida ao 
outro, de forma a serem percorridos pela mesma corrente elétrica, eles estão 
ligados em série. A corrente elétrica percorre todos os resistores antes de retornar a 
tomada. Da seguinte forma: 
 
 
Fonte: <http://fabiosfs.blogspot.com.br/2011/07/resistor.html> (Adaptado) 
 
 Observando-se as luzes de lâmpadas como as de árvores de natal, pode-se 
entender o porquê as outras lâmpadas não acendem caso uma delas esteja 
queimada, uma lâmpada queimada interrompe a passagem de corrente elétrica 
naquele trecho do circuito, isso explica o fato de os resistores em série serem 
percorridos pela mesma corrente elétrica. 
 A diferença de potencial entre os terminais da associação em série é igual a 
soma das diferenças de potencial de cada um dos resistores U1, U2, U3, … como por 
exemplo três resistores em série, R1, R2 E R3: 
 
 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 Como os três resistores são atravessados pela mesma corrente i, tem-se que: 
 
 
 
 A resistência equivalente é a associação de um resistor que, submetido a 
mesma diferença de potencial total, é percorrido pela mesma corrente. Como a 
conexão da resistência equivalente em um circuito não modifica o valor da corrente 
elétrica: 
 
 
 E como , tem-se que: 
 
 
 
 Dividindo todos os termos da igualdade por ‘i’, vem o seguinte: 
 
 
 
 Geralmente em uma associação de resistores em série, a resistência 
equivalente, , é igual à soma das resistências individuais, da seguinte forma, 
representada pela expressão e pelo diagrama: 
 
 
 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 
Resistores em paralelo 
 
 Associando vários resistores em paralelo, a diferença de potencial entre os 
terminais de cada resistor é a mesma e, sendo assim, a diferença de potencial entre 
os terminais da associação também é a mesma. A figura representa um esquema de 
um resistor em paralelo: 
 
 
Fonte: <http://fabiosfs.blogspot.com.br/2011/07/resistor.html> 
 
 Uma das vantagens desse tipo de associação é que se um dos equipamentos 
queima, os demais continuam em funcionamento, pois a corrente elétrica só é 
interrompida no equipamento queimado. Pela figura acima, em que três resistores 
estão associados em paralelo. A corrente elétrica i divide-se pelos três resistores. 
 De acordo com a Lei de Ohm: 
 
; 
; 
. 
 
Como , tem-se que: 
 
 
 
 O resistor equivalente a essa associação é um resistor que, submetido à 
mesma diferença de potencial, é percorrido pela mesma corrente total i: 
 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 Assim, 
 
 
 Comparando as duas equações acima, vem que: 
 
 
 
 Para um número n de resistores associados em paralelo, a resistência 
equivalente vale: 
 
 
 Além disso: 
 
 
 
Resistores mistos 
 
 Quando tem-se resistores em série e em paralelo ligados em uma associação, 
tem-se uma associação mista de resistores. Por exemplo: 
 
 
Fonte: < http://fabiosfs.blogspot.com.br/2011/07/resistor.html> 
 
 Para resolver um problema que envolve uma associação mista primeiro 
resolve-se a associação em série ou em paralelo. Na associação acima R1 e R2 estão 
em série, pois um está na sequência do outro, sem ramificações, enquanto R3 e R4 
estão em paralelo. 
 
3 Material utilizado 
 
 Fonte de corrente CC; 
 Multímetro; 
 Placas de circuito (protoboard); 
 Resistências; 
 Curtos circuitos; e 
 Cabos conectores. 
 
 
4 Procedimento experimental 
 
 O experimento realizado consiste em 4 subdivisões, sendo elas 
caracterizadas em associação de resistores, em paralelo, série e mista. 
 Para o procedimento 1, tem-se o circuito I: um resistor em série com a fonte 
de tensão. Para o procedimento 2, o circuito II: dois resistores em paralelo e 
conectados com uma fonte de tensão. Para o procedimento 3, o circuito III: dois 
resistores em série e conectados a uma fonte de tensão. Para o procedimento 4, o 
circuito IV: associação mista de resistores. 
 Para os procedimentos seguem-se os seguintes passos: 
1. Determinar os valores nominais dos resistores que serão utilizados e montar 
os circuitos esquematizados nas figuras. Desenhar também sobre a imagem 
do protoboard acima como foi montado o circuito IV. 
2. Calcular os valores teóricos da corrente e da queda de potencial nos 
resistores que compõe cada um dos circuitos através das Leis de Kirchhoff. 
3. Com um multímetro medir os valores da corrente nos resistores que compõe 
os circuitos montados. 
4. Comparar esses valores medidos com os esperados teoricamente. Discutir 
possíveis fontes de erro. 
 
 
5 Resultados e discussão 
 
 Para determinar os valores nominais dos resistores temos . 
Assim, pelos dados disponibilizados na prática: 
 
 A B C D 
R1 Vermelho (2) Vermelho (2) Marrom (1) Dourado (5) 
R2 Marrom (1) Preto (0) Vermelho (2) Dourado (5) 
R3 Azul (6) Cinza (8) Pret0 (0) Dourado (5) 
 
Assim, a resistência nominal para cada resistor é: 
. 
 Para calcular o valor da corrente, tem-se que: 
 
onde i é a corrente, V a tensão e R a resistência. 
 
Procedimento 1: 
 
Para o primeiro procedimento, temos que a corrente calculada vale: 
. 
 
 A queda de potencial é dada por: 
. 
 
 Com o auxílio do multímetro, o valor da corrente é 0,05 A. 
 Tendo os dados encontrados e os dados calculados, observa-se um erro de 
alta relevância, uma vez que para o funcionamento do aparato experimental 
demandou bastante tempo e algum erro experimental ocasionou tal resultado 
exacerbado. 
 A seguir a representação do experimento, bem como o circuito, com seu valor 
da resistência utilizada. 
 
Fonte: Roteiro de aula prática (Adaptado) 
 
Procedimento 2: 
 
 Para o segundo procedimento, tem-se que a resistência 
, dai: 
. 
 
A corrente para cada um dos resistores é: 
; 
. 
 
 A queda de potencial é dada por: 
; 
. 
 
 Com o auxílio do multímetro, o valor da corrente é e é 
. 
 Tendo os dados encontrados e os dados calculados, observa-se um erro para 
a corrente , enquanto a corrente é o mesmo valor. Esse erro pode ter ocorrido 
devido inconsistência em cálculos ou até mesmo do aparato. 
 A seguir a representação do experimento, bem como o circuito, com seu valor 
da resistência utilizada. 
 
Fonte: Roteiro de aula prática (Adaptado) 
 
Procedimento 3: 
 
Para o terceiro procedimento, tem-se que a resistência 
, dai, pela Lei das Malhas: 
 
. 
 
 A queda de potencial é dada por: 
; 
. 
 
Com o auxílio do multímetro, o valor da corrente é e é 
. 
 Tendo os dados encontrados e os dados calculados, observa-se um pequeno 
erro para a corrente, mas considerando o aparato experimental que não foi bem 
entendido e alguns erros de cálculos, o valor está próximo do aceitável. 
 A seguir a representação do experimento, bem como o circuito, com seu valor 
da resistência utilizada. 
 
Fonte: Roteiro de aula prática (Adaptado) 
 
 
Procedimento 4: 
 
 No último procedimento, tem-se uma associação em série de resistores, em 
que cada uma das resistências vale . 
 Para calcular o valor da resistência equivalente, primeiramente encontra-se 
o valor para a associação em paralelo e por seguinte, com o resistor em série. 
 Assim: 
. 
 
 Somando-se as resistências em série agora: 
. 
 
 Pelas Leis das Malhas, pode-se obter o valor das correntes, i1, i2 e i3 no ponto 
b do diagrama a seguir, que está relacionado com a lei dos Nós: 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Como está em mili ampere, multiplica-se por 10– 3. 
 
 A seguir, a representação do procedimento realizado: 
 
 
Fonte: Roteiro de aula prática (Adaptado) 
 
 
6 Conclusões 
 
Na associação dos resistores em série foi verificadoque a resistência total é 
igual a soma das resistências utilizadas e que a corrente é igual para todos os 
resistores. 
Os resultados obtidos no experimento seguem os resultados vistos na teoria. 
Isso se deve ao fato dos valores calculados serem próximos aos valores encontrados 
no experimento. 
Na associação em série as correntes em cada resistor são iguais a corrente 
da fonte e a diferença de potencial da fonte é a soma da diferença de potencial em 
cada resistor. Para a associação em paralelo podemos afirmar que a corrente da 
fonte é igual à soma da corrente em cada resistor e a voltagem é igual à diferença 
de potencial em cada um dos resistores. 
 
 
7 Referências bibliográficas 
 
 
– HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J. Fundamentos da Física. 6a ed. Rio 
de Janeiro, LTC, 2002, V. 3. 
 
 
– TIPLER, P.A. Física. 4a ed., Rio de Janeiro, LTC, 1999, V.2.