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UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DA BAHIA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DAS TECNOLOGIAS CAMPUS REITOR EDGARD SANTOS COMPONENTE CURRICULAR: FÍSICA EXPERIMENTAL III ALAN MARQUES, JOSÉ MENEZES, LUIZ DE LIMA, PRISCILA ZANGUINI, SAYONARA GUEDES EXPERIMENTO 05 LEI DE OHM BARREIRAS, BAHIA JANEIRO, 2019 2 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 3 2. OBJETIVOS ........................................................................................................... 3 3. MATERIAIS UTILIZADOS .................................................................................. 3 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .................................................................. 4 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 4 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 8 7. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................. 10 8. ANEXOS...............................................................................................................11 3 1 INTRODUÇÃO O físico alemão George Simon Ohm (1787-1854), em seus experimentos eletromagnéticos mostrou que a corrente elétrica, em um condutor, é a cada instante diretamente proporcional a diferença de potencial (d.d.p) a qual é aplicada às extremidades do mesmo. Dessa maneira, é visto que se tiver uma variação da diferença de potencial a intensidade irá variar proporcionalmente. Essa descrição é conhecida como a primeira Lei de Ohm, a qual matematicamente pode ser escrita como: U=R*I U é a diferença de potencial; R é a resistência do circuito; I é a intensidade da corrente elétrica; Vale ressaltar que a resistência elétrica é uma propriedade a qual faz com que ocorra uma dificuldade de passagem da corrente, ou seja, ela faz resistir o movimento da corrente elétrica em um circuito. Além disso, um resistor é um dispositivo elétrico que possui a finalidade de transformar energia elétrica em térmica, o qual se denomina o efeito joule. Existem dois tipos de resistores: os Ôhmicos e não Ôhmicos. A lei supracitada tem validez apenas para resistores ôhmicos e, aqueles resistores que não seguem a essa lei são chamados de não ôhmicos. Neste experimento, são utilizados resistores ôhmicos. 2 OBJETIVOS • Compreender a relação entre a tensão e corrente; • Comprovar experimentalmente a Lei de Ohm; • Traçar a curva característica em função da tensão e corrente. 3 MATERIAIS UTILIZADOS Para fazer o mapeamento de linhas equipotenciais foram usados os seguintes materiais: • 02 módulos conectores angulares, SB • 02 módulos conectores interrompidos, SB • 02 módulos conectores angulares, com soquete, SB • 01 interruptor, SB • 01 soquete para lâmpada incandescente E 10, SB • 01 resistor de 50 Ohms, SB • 01 resistor de 100 Ohms, SB • 01 cabo de conexão, 32 A, 250mm, vermelho • 01 cabo de conexão, 32 A, 250mm, azul 4 • 01 cabo de conexão, 32 A, 500mm, vermelho • 01 cabo de conexão, 32 A, 500mm, azul • 01 lâmpada de filamento, 12 V / 0,1 A, E 10, 10 peças • 02 multímetros analógicos • 01 fonte de alimentação, 0...12 V DC / 6 V, 12 V AC 4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1 PRIMEIRO EXPERIMENTO Inicialmente o circuito foi montado de acordo com as imagens abaixo: Então, com o interruptor fechado, a fonte foi ligada e teve a tensão aumentada gradativamente. A cada 2 V, a corrente elétrica foi medida e registrada. O mesmo procedimento foi repetido para o resistor de 100Ω. 4.2 SEGUNDO EXPERIMENTO Inicialmente o circuito foi montado de acordo com as imagens abaixo: Então, com o interruptor fechado, a fonte foi ligada e teve a tensão aumentada gradativamente. A cada 2 V, a corrente elétrica foi medida e registrada. O comportamento da lâmpada foi observado. 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1 PRIMEIRA CONFIGURAÇÃO 5 A partir das observações foram obtidos os seguintes resultados: U em V (na fonte) U em V (no multímetro) I em A (50Ω) U/I em V/A 0,00 0,00 0,00 0,00 2,00 2,05 0,03 68,33 4,00 4,00 0,07 57,14 6,00 5,99 0,11 54,45 8,00 7,95 0,15 53,00 10,00 9,95 0,18 55,28 U em V (na fonte) U em V (no multímetro) I em A (100Ω) U/I em V/A 0,00 0,00 0,00 0,00 2,00 2,02 0,01 202,00 4,00 3,90 0,03 130,00 6,00 6,06 0,05 121,20 8,00 8,00 0,07 114,29 10,00 10,05 0,09 111,67 Com os dados obtidos é possível chegar aos seguintes gráficos: y = 53,277x + 0,1951 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 U versus I (50Ω) Gráfico 1: Tensão (V) versus Corrente (A) para resistor de 50Ω 6 De acordo com os gráficos, é possível notar que a medida que aumenta a diferença de potencial a intensidade da corrente aumenta, ou seja, a tensão é diretamente proporcional à corrente, apresentando comportamento compatível com a Lei de Ohm, que foi o primeiro a fazer um estudo sistemático da resistência elétrica. Verificou-se que o fio de constantan com áreas diferentes também obedecem à lei de Ohm, já que sua resistência é sempre constante, independente de qual seja a tensão aplicada. E ainda que, variando o comprimento, podemos considerar que sua resistência cresce proporcionalmente. A resistência elétrica, aumenta conforme o comprimento do fio condutor de constantan, o que foi confirmado pelos dados gráficos obtidos a partir do experimento, no qual pode-se verificar uma reta crescente. É necessário destacar, entretanto, que como esperado o experimento não foi perfeito e, portanto, os coeficientes angulares dos gráficos que deveriam ser de 50 e 100 foram, respectivamente 53,277 e 107,42. Este erro pode estar associado à capacidade de leitura do multímetro e à calibragem da fonte, uma vez que notadamente os valores apresentados para tensão no visor da fonte eram divergentes dos valores registrados pelo multímetro. Pelo erro citado e pelos dados apresentados é consequente que os valores de resistência não permaneceram exatamente constantes, possuindo certa flutuação em torno da média. Para as duas montagens temos (dados calculados desconsiderando o par ordenado (U=0, I=0), onde a Lei de Ohm não se aplica): y = 107,42x + 0,5293 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 U versus I (100Ω) Gráfico 2: Tensão (V) versus Corrente (A) para resistor de 50Ω 7 Resistor Resistência média(Ω) Variância(Ω²) Desvio Padrão(Ω) 50Ω 57,64 37,95 6,16 100Ω 135,83 1418,54 37,66 5.2 SEGUNDA CONFIGURAÇÃO A partir das observações foram obtidos os seguintes resultados: U em V (na fonte) U em V (no multímetro) I em A U/I em V/A 0,00 0,00 0,00 0,00 2,00 1,94 0,26 7,46 4,00 3,96 0,38 10,42 6,00 6,00 0,48 12,50 8,00 7,93 0,56 14,16 10,00 9,94 0,63 15,78 Com os dados obtidos, é possível chegar ao seguinte gráfico: Diferentemente da tabela vista anteriormente dos condutores ôhmicos, os condutores não-ôhmicos apresentam uma variação de resistência não-constante. Uma vez que um condutor não ôhmico não obedece a Lei de Ohm. Dessa forma, a diferença de potencial e a corrente elétrica não sofrem variações proporcionais. 8 Na lâmpada de filamento a sua resistência varia com a temperatura do filamento e é relacionada com a cor da luz emitida pelo mesmo. A medida que o filamento fica mais avermelhado, o comprimento de onda da luz diminui, conforme a luz se torna mais amarelada, visto que a resistência não se mantém constanteem relação a razão entre a tensão e a corrente. Neste caso, a diferença de potencial e a corrente elétrica não sofrem variações proporcionais e assim, a medida da resistência elétrica do resistor não é constante, como pode ser observado no gráfico acima, confirmando o que já foi dito anteriormente, em que não há proporcionalidade entre DDP e corrente elétrica, o gráfico resulta numa curva. Ou seja, um condutor que não corresponde a Lei de Ohm sofre variação em suas dimensões e só é válido para certas faixas de temperatura e de campo elétrico aplicado em que a resistência elétrica se mantém constante em relação a razão entre tensão e corrente. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Pelos dados obtidos e pelos gráficos, fica evidente e verificada experimentalmente a validade da Lei de Ohm nas circunstâncias segundo as quais ela foi definida. Mesmo que de forma aproximada, é fácil verificar a linearidade causada pela proporcionalidade direta entre tensão e corrente. É importante também salientar que existem condutores não-ôhmicos, ou seja, condutores que não obedecem a Lei de Ohm, como é o caso observado na configuração com a lâmpada. É importante então que no momento dos cálculos, verifique-se se o condutor é ôhmico ou não, para evitar erros e suas consequências. REFERÊNCIAS HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009 vol 2.4 TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene, Física para Cientistas e Engenheiros - Vol. 2, 5a ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006. YOUNG, H. D.; Freedman, D. A. Física: Mecânica, 12° ed. São Paulo: Addison Wesley, 2008, vol.3 9 ANEXOS
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