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Avaliando Resistências Elétricas Por Meio de Gráficos Luisa Campos – 2021020330 -Turma 28 Stanley Santos Assunção – 2021015896- Turma 27 William Acaui Figueiredo – 2120023118 - Turma 28 Resumo: O objetivo deste experimento é realizar medições diretas de tensão e corrente, bem como medições diretas e indiretas de resistência, utilizando um multímetro digital. Para isso, resistores e lâmpadas foram usados. Além disso, com base nos dados obtidos, foi determinada a relação entre o número e a criação dos gráficos e seu ajuste linear. O resultado mostra a proporção entre os dados coletados. 1) INTRODUÇÃO Georg Simon Ohm (1787-1854) foi um físico e matemático alemão que definiu o novo conceito de resistência elétrica. Sua formulação matemática é conhecida como "Lei de Ohm".Resistência Elétrica (R ou r) é a capacidade de um condutor se opor e dificultar a passagem da corrente elétrica. Isto é conseguido através de resistores que transformam a energia elétrica em energia térmica. A experimento 5 traz como objetivo geral aprender a extrair informações de gráficos experimentais e interpretá - las, mais especificamente efetuar medidas diretas de voltagem e corrente elétrica; efetuar medidas diretas e indiretas de resistências elétricas; aprender a usar corretamente um multímetro; construir gráficos de pontos experimentais e realizar o ajuste de curvas. 2) MATERIAIS E MÉTODOS: 2.1. Materiais Os materiais utilizados na experiência foram: - Fonte elétrica BK Precision 1550; - 02 multímetros digitais ICEL MD-6111 ou ET2042D; - 04 resistências elétricas comerciais; - 01 lâmpada de 40W com contatos; - 01 matriz de circuitos e fios - Lápis, calculadora científica - notebook com o programa QtiPlot 2.2. Modelo Metodológico Como ponto de partida do experimento, foi feita a medição da resistência da lâmpada na temperatura ambiente e a seguir foi a vez dos quatro resistores ligados diretamente aos terminais do multímetro. Logo após, um circuito de tensão real foi montado e ligado a uma fonte elétrica de precisão e em seguida os cabos do circuito foram conectados a dois multímetros. Um estava com o indicador central monitorando a corrente com a função de amperímetro, variando de 20 mA a 20 A. O outro estava monitorando a voltagem no modo voltímetro, variando de 2V a 200V. A partir disso, os resistores que antes estavam ligados diretamente no multímetro, foram ligados no circuito com o objetivo de impedir que a corrente passasse livremente. Com o experimento montado, variou-se a potência da fonte em 0,1V por vez e foram gravados os dados de ambos multímetros de 1 em 1V para o resistor de 20 OHMs e de 3 em 3V para os demais a fim de obter uma quantidade maior de amostras e esboçar um gráfico fidedigno. Depois de todo o processo de medição, foram confeccionadas tabelas e gráficos com base nos resultados do experimento para facilitar a visualização do conceito de resistência elétrica quando comparado à voltagem. 2.3. Obtenção dos Dados Para a elaboração dos dados, foi feita a medição simultânea da Voltagem (V), realizada pelo voltímetro, e da corrente elétrica (mA), efetuada pelo amperímetro. A partir disso, anotou-se os dados simultâneos desses dois aparelhos, tendo sua voltagem mínima em 0,7V e máxima 37V. Ademais, foi visto que em determinado momento, era necessária a mudança da escala da voltagem, sendo essa mudança mostrada também na tabela abaixo junto com os demais dados. Equações utilizadas : LED = 0,5% * M + 3 * n(d) (1) LED = 0,8% * M + 4 * n(d) (2) LED = 1,2% * M + 4 * n(d) (3) R = U / I (4) 2.4. Análise dos Resultado: As tabelas a seguir foram feitas relacionando valores dos respectivos resistores, 20 Ω ; 1k Ω ; 15K Ω ; 120K Ω: R = RTα * (1 + α * ∆T) (5) Tabela 1 - Resistor de 20 Ω Fonte: Análise dos alunos envolvidos Figura 1 - Gráfico construído através do QtiPlot relação Voltagem X Corrente elétrica Voltagem (V) Corrente (mA) Erro Voltagem (V) Erro Corrente (mA) Resistência Erro Resistência 0,72 32,8 0,303 0,79 0,02 0,500 1,39 63,7 0,306 1,16 0,02 0,500 2,82 128,9 0,314 1,94 0,02 0,500 3,50 160,0 0,317 0,44 0,02 0,500 4,25 194,3 0,321 0,45 0,02 0,500 6,91 310,0 0,334 4,12 22,29 0,678 7,85 350,0 0,339 4,60 22,43 0,679 8,33 400,0 0,341 5,20 20,82 0,666 9,77 440,0 0,348 5,28 22,20 0,677 Tabela 2 - Resistor de 1 KΩ Fonte: Análise dos alunos envolvidos Figura 2 - Gráfico construído através do QtiPlot relação Voltagem X Corrente elétrica Voltagem (V) Corrente ( mA) Erro Voltagem (mA) Erro Corrente (mA) Resistência Erro Resistência 0,946 0,95 0,30 0,407 1,00 0,308 3,88 3,95 0,31 0,431 0,98 0,307 6,83 6,38 0,33 0,454 1,07 0,308 9,73 9,66 0,34 0,477 1,00 0,308 12,75 12,70 0,36 0,501 1,00 0,308 15,73 15,67 0,37 0,525 1,00 0,308 18,70 18,52 0,39 0,548 1,01 0,508 21,7 21,60 0,40 0,659 1,00 0,308 24,8 24,60 0,42 0,695 1,01 0,508 27,7 27,60 0,43 0,731 1,00 0,308 30,6 30,20 0,45 0,762 1,01 0,508 33,7 33,00 0,46 0,796 1,02 0,508 36,6 35,90 0,48 0,830 1,02 0,508 Tabela 3 - Resistor de 15k Ω Fonte: Análise dos alunos envolvidos Figura 3 - Gráfico c onstruído através do QtiPlot relação Voltagem X Corrente elétrica Voltagem (V) Corrente (mA) Erro Voltagem (V) Erro Corrente (mA) Resistência Erro Resistência 0.975 0,06 0,304 0,400 16,33 0,4306 3,90 0,26 0,319 0,402 15,00 0,4200 7,02 0,46 0,335 0,403 15,26 0,4220 9,92 0,65 0,349 0,405 15,26 0,4220 13,0 0,86 0,365 0,406 15,12 0,4209 15,97 1,05 0,379 0,408 15,21 0,4216 19,67 1,26 0,398 0,410 15,61 0,4248 22,0 1,46 0,410 0,411 15,07 0,4205 24,9 1,66 0,424 0,413 15,00 0,4200 27,9 1,85 0,439 0,414 15,08 0,4206 30,9 2,06 0,454 0,416 15,00 0,4200 33,9 2,26 0,469 0,41815,00 0,4200 36,9 2,46 0,484 0,419 15,00 0,4200 Tabela 4 - Resistor de 120k Ω Fonte: Análise dos alunos envolvidos Figura 4 - Gráfico construído através do QtiPlot relação Voltagem X Corrente elétrica Voltagem - (V) Corrente - (mA) Erro Voltagem Erro Corrente Resistência Erro Resistência 0,935 0,00 0,304 0,4000 120,00 1,260 3,99 0,03 0,319 0,4002 133,00 1,364 6,95 0,06 0,334 0,4004 115,83 1,226 9,94 0,08 0,349 0,4006 124,25 1,294 13,03 0,11 0,365 0,4008 118,45 1,247 15,98 0,13 0,379 0,4010 122,92 1,283 18,98 0,16 0,394 0,4012 118,63 1,249 22,80 0,19 0,414 0,4015 120,00 1,260 25,00 0,21 0,425 0,4016 119,05 1,253 28,00 0,23 0,440 0,4018 121,74 1,273 31,00 0,26 0,450 0,4020 119,23 1,253 34,00 0,28 0,470 0,4022 121,43 1,271 37,00 0,31 0,485 0,4024 119,35 1,254 Tabela 5 - Lâmpada de 40W Figura 5 - Gráfico construído através do QtiPlot relação Voltagem X Corrente elétrica Voltagem - (V) Corrente - (A) Erro Voltagem Erro Corrente Resistência Erro Resistência Temperatura 0,795 0,0249 0,303 0,400 31,93 0,55 308,23 3,38 0,0687 0,316 0,400 49,20 0,69 439,59 6,22 0,0876 0,331 0,401 71,00 0,86 598,61 9,12 0,0993 0,345 0,401 91,84 1,03 753,49 12,04 0,108 0,3602 0,401 111,48 1,19 899,46 15,03 0,1157 0,375 0,401 129,90 1,33 1036,36 17,99 0,1233 0,359 0,401 145,90 1,46 1155,28 21,4 0,1306 0,407 0,401 163,86 1,61 1288,76 23,8 0,1369 0,419 0,401 173,85 1,69 1363,01 26,7 0,1438 0,433 0,401 185,67 1,78 1450 29,6 0,15 0,448 0,401 197,33 1,87 1537 32,6 0,1566 0,463 0,405 208,17 1,96 1618 35,5 0,1627 0,4775 0,405 218,19 2,04 1692,55 Calculou-se os erros da voltagem e da corrente a partir das exatidões: ● Voltagem de escala 200mV; 2V; 20V; 200V: ± (0.5%+3d); ● Corrente Elétrica de escala 20mA: ± (0.8% + 4d); ● Corrente Elétrica de escala 200mA: ± (1.2% + 4d); Ademais, anotou-se mais duas informação importante: ● Temperatura ambiente(Ta): (20° ± 0,5) °C ● Resistência da lâmpada na Ta = 29,9 MΩ 3) DISCUSSÃO DO MÉTODO E DOS RESULTADOS A partir da realização desse experimento, pode-se chegar a algumas conclusões: A temperatura máxima atingida pelo filamento da lâmpada formado por tungstênio é de 2045 ° C , sendo essa uma temperatura insuficiente para derreter o filamento com temperatura de fusão igual a 3422° C. A temperatura do filamento necessária para uma voltagem máxima de 110 V é de 2319 K. Foi também observado que todas as relações de voltagem e corrente seguem a lei de Ohm, com a diferença de potencial diretamente proporcional à corrente. É preciso enfatizar que diferentes objetos de estudo possuem resistências diferentes e reagem de maneiras distintas quando entram em contato com uma tensão. Muita energia é necessária para que um fio de tungstênio emite luz levando em consideração a temperatura alcançada ao final do experimento. Observa-se que em qualquer tipo de experimento é possível reduzir a paralaxe ou o erro do instrumento de medição, neste caso, ao diminuir o tamanho do fio utilizado, a resistência pode ser reduzida e melhorar a leitura do multímetro, por exemplo, assim aumentando a possibilidade dos resultados obtidos estarem mais próximos dos reais. 4) CONCLUSÕES Se nota a relação entre parâmetros como corrente, tensão, resistência e temperatura. Por meio dessas relações, a proporcionalidade e a linearidade são observadas no caso dos resistores. No caso da lâmpada, apenas a relação e o calor gerado pela corrente através do resistor podem ser observados, visto que à medida que aumenta, há um brilho maior. Comparando os resultados obtidos com a relação existente na equação, pode-se confirmar que são coerentes. É importante salientar que os diferentes objetos de estudo possuem diferentes resistências e reagem de formas distintas quando são expostos a uma tensão. O filamento de tungstênio precisa de muita energia para emitir luz, levando em consideração a temperatura que alcançou ao fim do experimento. Pôde- se observar que em qualquer tipo de experimento é possível diminuir os erros de paralaxe ou erros de instrumentos de medida, no caso diminuindo o tamanho dos fios utilizados, pode- se diminuir a resistência e melhorar a leitura dos multímetros, por exemplo, assim aumentando a probabilidade de obter resultados mais próximos dos reais. 5) REFERÊNCIAS https://classroom.google.com/u/0/c/MzY2 NzcyMjA3NDIw/m/MzcwOTMzOTE3OT c5/detai : acesso em 19/07/2022 https://www.ebiografia.com/georg_simo n_ohm/ : acesso em 19/07/2022 https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fi sica/o-que-e-resistencia-eletrica.htm : acesso em 20/07/2022 http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corre nte/lei_ohm_resist_eletrica/ : acesso e m: 20/07/2022 https://classroom.google.com/u/0/c/MzY2NzcyMjA3NDIw/m/MzcwOTMzOTE3OTc5/detail https://classroom.google.com/u/0/c/MzY2NzcyMjA3NDIw/m/MzcwOTMzOTE3OTc5/detail https://classroom.google.com/u/0/c/MzY2NzcyMjA3NDIw/m/MzcwOTMzOTE3OTc5/detail https://www.ebiografia.com/georg_simon_ohm/ https://www.ebiografia.com/georg_simon_ohm/ https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-resistencia-eletrica.htm https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-resistencia-eletrica.htm http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corrente/lei_ohm_resist_eletrica/:acessoe http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corrente/lei_ohm_resist_eletrica/:acessoe http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corrente/lei_ohm_resist_eletrica/:acessoe
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