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Universidade Federal de Itajubá IFQ FIS114 – Turma 24 RESISTÊNCIA ELÉTRICA ATRAVÉS DE GRÁFICOS André Alexandre Fukuda (2021008720) Juliana Ferreira Chagas ( 2021013309 ) 25/07/2021 Universidade Federal de Itajubá IFQ FIS114 – Turma 24 RESISTÊNCIA ELÉTRICA ATRAVÉS DE GRÁFICOS Relatório acadêmico apresentado à Universidade Federal de Itajubá, como parte das exigências da disciplina Laboratório de Metodologia Científica, FIS114. André Alexandre Fukuda (2021008720) Juliana Ferreira Chagas (2021013309) 25/07/2021 1 SUMÁRIO 1 OBJETIVOS……………………………………………………………………….…..3 2 INTRODUÇÃO………...……………………………………………………………...3 3 PROCEDIMENTOS……………………………………………………………….....4 3.1 Cálculo do erro da Tensão…………...………..…………………………….....4 3.2 Cálculo do erro da Corrente…………………………………………………….5 4 FOLHA DE DADOS……………..…………………………………………………...6 5 CONCLUSÃO…………………………...…………………………………..……….12 2 1. OBJETIVO Este relatório tem como objetivo aprender a utilizar corretamente um multímetro, aprender a construir gráficos de pontos experimentais e, assim, extrair informações e medidas dos mesmos. As informações utilizadas no relatório, tanto as medidas diretas de tensão e corrente, quanto as diretas e indiretas da resistência, foram previamente fornecidas. 2. INTRODUÇÃO De acordo com o guia do relatório, um bipolo elétrico é um elemento com dois terminais acessíveis, submetidos a uma tensão elétrica e passivo de circuito elétrico. Como exemplos de tais elementos, é possível identificar: lâmpadas, resistores, fios condutores, dedos tocando tomadas, entre outros. Para uma melhor visualização do tema, a fórmula da primeira lei de Ohm ajuda no entendimento. Na fórmula “ V = R.I”, a resistência elétrica, indicada pela letra “R”, relaciona a tensão (V) ao bipolo e a corrente (I), a qual passa pelo mesmo. A resistência possui uma relação direta com o material e o formato do bipolo, sendo uma definição de resistência elétrica. Nesse contexto, quando a resistência é constante e V e I variam, o bipolo está em condução ôhmica. Porém, nem sempre o material está em condução ôhmica, como é o caso de quando a energia elétrica é transformada em luminosa, por exemplo. Em tal ocasião, como ocorre com as lâmpadas, a potência é dissipada em outras formas de energia e o resistor varia. 3 3. PROCEDIMENTOS Para construir as tabelas de dados, é necessário calcular os valores do erro da tensão (V) e o erro da corrente (mA) com dados previamente fornecidos no guia do relatório. 3.1 Cálculo do erro da Tensão O erro dos instrumentos digitais é representado pela sigla “LED”, que significa “Limite de Erro Digital”. A fórmula para calcular esse erro é dada como: ED T n L = P100 × + Erro da calibração em forma percentual, p%. P = Valor mostrado no visor. T = Dígitos menos significativos da escala ou flutuantes, devem ser da ordem de n = uma unidade. Erro da tensão do resistor: Erro da tensão da lâmpada: LED 0, 0 3 , 1 0, 3 1 − = 0,5100 × 6 + × 0 0 = 0 LED 0, 0 3 , 1 0, 3 1 − = 0,5 100 × 5 + × 0 0 = 0 LED 5, 0 3 , 1 0, 6 2 − = 0,5100 × 6 + × 0 0 = 0 LED 5, 0 3 , 1 0, 5 2 − = 0,5 100 × 0 + × 0 0 = 0 LED 0, 0 3 , 1 0, 8 3 − = 0,5100 × 1 6 + × 0 0 = 0 LED 9, 0 3 , 1 0, 8 3 − = 0,5 100 × 9 + × 0 0 = 0 LED 5, 0 3 , 1 0, 1 4 − = 0,5100 × 1 6 + × 0 0 = 1 LED 4, 0 3 , 1 0, 0 4 − = 0,5 100 × 1 8 + × 0 0 = 1 LED 0, 0 3 , 1 0, 3 5 − = 0,5100 × 2 8 + × 0 0 = 1 LED 0, 0 3 , 1 0, 3 5 − = 0,5 100 × 2 0 + × 0 0 = 1 LED 5, 0 3 , 1 0, 6 6 − = 0,5100 × 2 8 + × 0 0 = 1 LED 4, 0 3 , 1 0, 5 6 − = 0,5 100 × 2 9 + × 0 0 = 1 LED 0, 0 3 , 1 0, 8 7 − = 0,5100 × 3 7 + × 0 0 = 1 LED 9, 0 3 , 1 0, 8 7 − = 0,5 100 × 2 9 + × 0 0 = 1 8 LED 5, 0 3 , 1 0, 1 − = 0,5100 × 3 8 + × 0 0 = 2 8 LED 4, 0 3 , 1 0, 0 − = 0,5 100 × 3 8 + × 0 0 = 2 LED 7, 0 3 , 1 0, 2 9 − = 0,5100 × 3 3 + × 0 0 = 2 LED 6, 0 3 , 1 0, 1 9 − = 0,5 100 × 3 3 + × 0 0 = 2 4 3.2 Cálculo do erro da Corrente Erro da corrente do resistor: Erro da corrente da lâmpada: LED 0, 0 4 , 1 0, 4 1 − = 0,8100 × 4 + × 0 0 = 0 LED 17, 0 3 , 1 0, 8 1 − = 0,8 100 × 1 + × 0 0 = 1 LED 5, 0 3 , 1 0, 9 2 − = 1,2100 × 6 + × 0 0 = 0 LED 79, 0 3 , 1 1, 0 2 − = 1,2 100 × 7 + × 0 0 = 0 LED 0, 0 3 , 1 0, 4 3 − = 1,2100 × 1 6 + × 0 0 = 1 LED 100, 0 3 , 1 1, 4 3 − = 1,2 100 × 0 + × 0 0 = 2 LED 5, 0 3 , 1 0, 9 4 − = 1,2100 × 1 6 + × 0 0 = 1 LED 114, 0 3 , 1 1, 1 4 − = 1,2 100 × 0 + × 0 0 = 4 LED 0, 0 3 , 1 0, 5 5 − = 1,2100 × 2 8 + × 0 0 = 2 LED 127, 0 3 , 1 1, 6 5 − = 1,2 100 × 0 + × 0 0 = 5 LED 5, 0 3 , 1 0, 0 6 − = 1,2100 × 2 8 + × 0 0 = 3 LED 138, 0 3 , 1 1, 0 6 − = 1,2 100 × 7 + × 0 0 = 7 LED 0, 0 3 , 1 0, 5 7 − = 1,2100 × 3 7 + × 0 0 = 3 LED 150, 0 3 , 1 1, 4 7 − = 1,2 100 × 1 + × 0 0 = 8 LED 5, 0 3 , 1 0, 0 8 − = 1,2100 × 3 8 + × 0 0 = 4 LED 161, 0 3 , 1 1, 7 8 − = 1,2 100 × 2 + × 0 0 = 9 LED 7, 0 3 , 1 0, 1 9 − = 1,2100 × 3 3 + × 0 0 = 4 LED 164, 0 3 , 1 2, 1 9 − = 1,2 100 × 3 + × 0 0 = 0 5 4. FOLHA DE DADOS Tabela 1 : Resultados obtidos do resistor comercial Temperatura ambiente = (16,0 0,5) °C ± 6 Ensaio Seletor Voltímetro Tensão (V) Erro Tensão (V) Seletor Amperímetro Corrente (mA) Erro Corrente (mA) 1 20 0,60 0,03 20 0,40 0,04 2 20 5,60 0,06 200 4,60 0,09 3 20 10,60 0,08 200 8,70 0,14 4 20 15,60 0,11 200 12,90 0,19 5 200 20,80 0,13 200 17,20 0,25 6 200 25,80 0,16 200 21,30 0,30 7 200 30,70 0,18 200 25,60 0,35 8 200 35,80 0,21 200 29,90 0,40 9 200 37,30 0,22 200 31,20 0,41 Tabela 2: Resultados obtidos pela lâmpada. Temperatura ambiente = (16,0 0,5) °C ±7 Ensaio Seletor Voltímetro Tensão (V) Erro Tensão (V) Seletor Amperímetro Corrente (mA) Erro Corrente (mA) 1 20 0,50 0,03 20 17,10 0,18 2 20 5,00 0,05 200 79,70 1,00 3 20 9,90 0,08 200 100,00 1,24 4 20 14,80 0,10 200 114,00 1,41 5 200 20,00 0,13 200 127,00 1,56 6 200 24,90 0,15 200 138,70 1,70 7 200 29,90 0,18 200 150,10 1,84 8 200 34,80 0,20 200 161,20 1,97 9 200 36,30 0,21 200 164,30 2,01 Gráfico 1 Gráfico 2 8 Tabela 3: Relação entre temperatura e voltagem Gráfico 3 9 Ensaio Tensão (V) Resistência ( ) Ω Temperatura (K) 1 0, 0 0, 3) ( 5 ± 0 29, 4 1, 8) ( 2 ± 7 290, 2 , 8 ) ( 2 ± 2 2 2 5, 0 0, 5) ( 0 ± 0 62, 3 1, 1) ( 7 ± 0 545, 7 , 1 ) ( 9 ± 1 5 3 9, 0 0, 8) ( 9 ± 0 99, 0 1, 6) ( 0 ± 4 822, 4 , 6 ) ( 9 ± 1 9 4 14, 0 0, 0) ( 8 ± 1 129, 2 1, 3) ( 8 ± 8 1058, 0 2, 3) ( 3 ± 3 5 20, 0 0, 3) ( 0 ± 1 157, 8 2, 9) ( 4 ± 1 1269, 2 , 9 ) ( 5 ± 2 6 6 24, 0 0, 5) ( 9 ± 1 179, 2 2, 5) ( 5 ± 4 1437, 3 , 5 ) ( 8 ± 2 9 7 29, 0 0, 8) ( 9 ± 1 199, 0 2, 2) ( 2 ± 7 1588, 2 , 2 ) ( 1 ± 3 2 8 34, 0 0, 0) ( 8 ± 2 215, 8 2, 1) ( 8 ± 9 1715, 0 , 1 ) ( 5 ± 3 4 9 36, 0 0, 1) ( 3 ± 2 220, 4 2, 9) ( 9 ± 9 1754, 4 3, 9) ( 1 ± 4 Gráfico 4 Coeficientes: Ajuste da Função: 184, 8 134, 5 VT = 7 + 9 × 0,69 10 184, 8 42, 1 a = 7 ± 1 134, 5 22, 6b = 9 ± 9 0, 9 0, 4c = 6 ± 0 Respostas das Questões: a) Nota-se que o gráfico 1 apresenta características de uma função do 1º grau, que é uma reta. A relação entre a voltagem e a corrente obedece a Lei de Ohm, ou seja, a corrente que flui pelo resistor é proporcional à tensão e inversamente proporcional ao valor de sua resistência. Os coeficientes da reta do tipo são e . xy = a + b a = , 34 , 04 Ω0 8 ± 0 0 , 0 0, 4 Vb = 0 1 ± 0 b) O gráfico 2 mais se caracteriza com uma curva polinomial. Logo, não há uma relação linear entre a tensão e a corrente, já que a lâmpada possui um filamento de tungstênio fazendo com que sua resistência seja variável com o aumento da voltagem. Este gráfico contraria a Segunda Lei de Ohm. c) Resposta na página 9. d) O gráfico 3 não expressa linearidade, assim como não expressa totalmente o formato de uma curva, o que significa que os valores de temperatura, em relação a voltagem, variam com pouca linearidade. e) Resposta na página 10. f) De acordo com o gráfico 4, para a temperatura que corresponde a voltagem máxima da lâmpada ( ), foi encontrado o valor de , que está 10V1 642, 5 C3 0 ∘ próximo da temperatura de fusão do tungstênio ( ). 422 C3 ∘ g) O resistor comercial obedece a Primeira Lei de Ohm, sendo ôhmico, já a lâmpada, que possui variação de temperatura, não obedece a Primeira Lei de Ohm, não tendo resistência constante, em outras palavras, não é ôhmico. 11 5. CONCLUSÃO Em suma, saber construir gráficos é essencial para ajudar a calcular diversas medidas, além de nos mostrar como é o comportamento das medidas e interpretá-las de uma forma facilitada. Ademais, aprendemos a calcular os devidos erros de medidas de aparelhos digitais e expressá-los da maneira correta. 12
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