Relatório 6 - ELEMENTOS RESISTIVOS Anna

Prévia do material em texto

UFCG / CCT / UAF - DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II 
PROFESSOR: Pedro Luiz DATA: ____/____/______ PERÍODO: 2020.3
ALUNO(A): Anna Emanuelle Soares Tomé TURMA: _____
 
PREPARAÇÃO - ELEMENTOS RESISTIVOS LINEARES (ERL) E NÃO LINEARES(ERNL)
1. Podemos dizer que a resistência elétrica de um elemento resistivo, em um circuito, será sempre R = V / I (Lei de Ohm)? Explique, resumidamente, quais são as diferenças fundamentais entre um elemento resistivo linear e um elemento resistivo não linear.
Sim, pois a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica é sempre constante em resistores ôhmicos, caso não pode ser variável em ERNL. Os ERL apresenta a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica constante. Já os ERNL não obedece a lei de ohm, logo possui variações na resistência e assim podemos definir como “resistência aparente”.
2. Esboce o circuito de uma montagem à montante e de uma montagem à jusante. Em que circunstâncias é indicada cada uma dessas montagens? Em que circunstâncias as duas montagens podem fornecer resultados satisfatórios?
Montagem à montante
Montagem à jusante
A montagem a montante dá resultados mais precisos quando a resistência a medir é muito maior que a resistência interna do amperímetro. Já a montagem a jusante é indicada para os casos em que a resistência interna do voltímetro seja muito maior que a resistência a medir. Estas duas condições não se excluem. Nos casos em que ambas sejam satisfeitas, os dois métodos darão resultados satisfatórios.
3. Explique em que consiste a função retificadora de um diodo, isto é, de que maneira o diodo é capaz de retificar uma corrente alternada. Esboce a curva característica (I x V) de um elemento resistivo não linear real (diodo). Este elemento possui uma resistência definida? Explique.
O diodo deixa passar facilmente a corrente num sentido, e quase não a deixa passar no sentido oposto. Não existe resistência definida, pois a resistência de polarização direta do diodo não é constante, por conta que varia a d.d.p., a que ele é submetido.
4. Quando a temperatura de um condutor aumenta você espera que a resistência elétrica do mesmo aumente ou diminua? Por quê? Esboce a curva característica (V x I) para o filamento de uma lâmpada de 220W/220V, quando a voltagem aplicada aumenta de 0 até 220 Volts.
Normalmente aumenta, devido o material ocorrer um aumento da distancia molecular entre as moléculas que compõem o material, logo o material condultor expande e aumenta a resistência elétrica.
5. O gráfico abaixo relaciona as intensidades de corrente (I) em dois resistores A e B com as tensões (V) neles aplicadas:
a) Calcule a resistência elétrica de A (RA) e de B (RB);
RA=9/3= 3 ohm
RB=6/3= 2 ohm
b) Calcule a resistência equivalente às associações de A e B em série (RS) e em paralelo (RP).
RS= RA + RB = 3 + 2 = 5 ohm
1/RP= (1/RA) + (1/RB)
RP=( RA x RB)/( RA + RB) = 6/5 = 1,5 ohm
INTRODUÇÃO
	Chamamos de elemento resistivo linear aquele em que a razão entre a d.d.p. aplicada V e a intensidade I da corrente que o atravessa é uma constante. A esta constante de proporcionalidade chamamos de “resistência” do elemento. Esta relação é conhecida como Lei de Ohm, e a curva característica V x I para tais elementos é uma reta. No entanto, para alguns materiais, a relação entre a d.d.p. aplicada V e a corrente I que o atravessa não é uma constante. Estes materiais, portanto, não obedecem à Lei de Ohm. Isto significa que a curva V x I não é uma reta. Para tais materiais podemos definir uma “resistência aparente”, a saber, a relação: Rap = V/I. Esta relação, como podemos observar, varia de ponto para ponto na curva característica, ou seja, a resistência depende das condições a que esteja submetido o elemento, como voltagem, temperatura, intensidade luminosa, etc.
	O experimento a seguir tem como objetivos distinguir entre elementos resistivos lineares e não-lineares, determinar experimentalmente as curvas características de elementos resistivos e estabelecer circuitos que minimizem os erros na determinação da resistência, devidos ao voltímetro e ao amperímetro.
	Para realizarmos este experimento, usaremos: prancheta com bornes de ligação, resistores, diodo, amperímetro, voltímetro e potenciômetro.
	O experimento começará com a montagem a montante do circuito indicado pelo guia, e em seguida iremos medir e anotar os valores das resistências fornecidas. Daí, iremos girar o potenciômetro e fazer variar a corrente e a voltagem em intervalos regulares que foram anotados numa tabela. Em seguida, repetimos o procedimento com uma montagem do mesmo circuito, porém a jusante. Depois faremos o levantamento de cada curva característica do próprio miliamperímetro. Por último, para fazer o levantamento da curva característica de um elemento não-linear medimos e anotamos os valores da f.e.m. da fonte e a resistência do diodo diretamente e inversamente polarizado, montamos o circuito a montante e medimos valores de I e V sendo o diodo colocado no lugar da resistência do circuito anterior, e repetimos tudo a jusante.
OBJETIVOS
· Distinguir entre elementos resistivos lineares e não lineares
· Determinar experimentalmente as curvas características de elementos resistivos;
· Estabelecer circuitos que minimizem os erros na determinação da resistência, devidos ao voltímetro e ao amperímetro;
· Avaliar a influência nas medidas devido às resistências internas do Amperímetro e do Voltímetro.
MATERIAL UTILIZADO
· Multímetro analógico Minipa ET - 300009;
· Multímetro Digital Tektronix DM250;
· Prancheta, modelo laboratório;
· Resistores;
· Cabos para ligação;
· Uma pilha;
· Fonte de tensão regulável;
· Fio homogêneo de 1,0m;
· Potenciômetro;
· Microamperímetro (50µA);
· Acessórios de conexão.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
ELEMENTO RESISTIVO LINEAR (ERL) e ELEMENTO RESISTIVO NÃO LINEAR (ERNL)
 
MONTAGEM À MONTANTE
 
1. No circuito abaixo, anote na tabela abaixo, os valores de I e V para cada resistor fornecido. O potenciômetro P de 47 K deve estar inicialmente na posição de resistência máxima. 
Figura 1
2. Pegaram-se as duas resistências, uma de 560 e outra de 10 k, verificando-se de acordo com o código de cores. Logo após montou-se o circuito da Figura 1, sem ligar a fonte. Através de um ohmímetro, deixou-se o potenciômetro P inicialmente na posição de resistência máxima. Então, girando cuidadosamente o potenciômetro P, foi feito a corrente (I) variar em intervalos regulares através do amperímetro e a voltagem (V) através do voltímetro. Estes valores foram anotados na Tabela 1 para o resistor de 560 e na Tabela 2 para o resistor de 10 k. 
 
Tabela 1 - R1 = 560 
	I(mA)
	0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1,0
	V(mV)
	57,8
	120,6
	128,4
	255,8
	383,0
	385,3
	445,0
	503,0
	563,0
	627,0
 
 Tabela 2 - R2= 10 K
	I(mA)
	0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1,0
	V(V)
	0,934
	1,932
	2,899
	4,070
	5,110
	6,140
	7,130
	8,070
	9,010
	10,020
3. Há algum valor discrepante nas Tabelas 1 e 2? Faça o gráfico V versus I e determine a inclinação.
4. Determinação da resistência do próprio amperímetro. Levantamento da curva característica do amperímetro. Faça o gráfico V versus I e determine a inclinação; esta inclinação representa a resistência do amperímetro?
Tabela 3 – Resistência do amperímetro
Com os dados obtidos foi possível fazer o levantamento da curva característica do amperímetro, medindo a corrente e a voltagem sobre o amperímetro. Foi medida, também, a resistência do amperímetro. Os valores encontram-se na Tabela 3.
	I(mA)
	0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1,0
	V(mV)
	5,6
	11,9
	19,1
	25,1
	32,3
	38,4
	45,0
	51,0
	56,8
	62,8
MONTAGEM À JUSANTE
5. No circuito abaixo, anote na tabela abaixo, os valores de I e V para cada resistor fornecido. O potenciômetro P de 47 K deve estar inicialmente na posição de resistência máxima. 
Figura 2
6. Fez-se o mesmo procedimento da montagem a montante com os resistores de 560Ω e 10KΩ. A únicadiferença é que dessa vez,o circuito foi montado com o voltímetro paralelo ao resistor, ligado antes do amperímetro.
7. O circuito acima (Figura 2) mostra estas ligações e os valores de tensão no circuito que foram medidos à medida que a corrente de 0,1mA era variada até o valor de 1,0mA. Sem ligar a fonte e com o potenciômetro P de 47 k na posição inicial de resistência máxima, certificamos que estava correto a montagem do circuito girando-se o potenciômetro fizemos variar, em intervalos regulares, a corrente (I) através do amperímetro e a voltagem(V) através do voltímetro, anotando os valores de I e V para cada resistor. Estes valores foram anotados na Tabela 4 para o resistor de 560 e na Tabela 5 para o resistor de 10 k.
	
Tabela 4 - R1 = 560 
	I(mA)
	0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1,0
	V(mV)
	49,4
	107,4
	169,8
	229,0
	289,0
	344,0
	400,0
	453,0
	506,0
	561,0
 Tabela 5 - R2 = 10 k
	I(mA)
	0,1
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	1,0
	V(V)
	0,97
	1,94
	2,99
	4,04
	5,12
	6,13
	7,08
	8,06
	8,96
	9,94
5. Há algum valor discrepante nas Tabelas 4 e 5? Faça o gráfico V versus I e determine a inclinação.
CURVA CARACTERÍSTICA DE UM DIODO
1. No circuito abaixo, anote na tabela abaixo, os valores de I e V para cada resistor fornecido. O potenciômetro P de 47 K deve estar inicialmente na posição de resistência máxima. 
 (
Figura 
3
) (
Figura 
4
)
2. Iniciamos a experiência medindo e anotando os valores das resistências do diodo diretamente e inversamente polarizado, utilizando o multímetro,em seguir, montamos o circuito acima (Figura 3), com o diodo diretamente polarizado em uma montagem a montante, verificamos em que posição a chave do potenciômetro indicava a potência máxima. A partir daí, tomamos nota dos valores experimentais da corrente (I) e da voltagem (V ).Valores que se encontram na Tabela 6.
3. Repetimos o mesmo procedimento com o diodo inversamente polarizado em uma montagem a jusante (Figura 4), verificamos em que posição a chave do potenciômetro indicava a potência máxima. A partir daí, anotamos os valores experimentais da corrente (I) e da voltagem (V), valores que se encontram na Tabela 7
 
Tabela 6 - Diodo Montagem à Montante
	I(mA)
	450
	500
	550
	600
	650
	700
	750
	800
	850
	900
	V(V)
	0,048
	0,121
	0,252
	0,464
	0,730
	1,058
	1,408
	1,794
	12,190
	25
 
3. Repita o item 6 para o circuito à jusante.
Tabela 7 - Diodo Montagem à jusante
	I(mA)
	450
	500
	550
	600
	650
	700
	750
	800
	850
	900
	V(V)
	0,04
	0,13
	0,37
	1,12
	3,21
	8,50
	20,64
	41,80
	50
	65
As curvas características V x I traçadas para cada resistor fornecido para os dois tipos de montagens realizadas seguem em anexo.
	Ao analisar os gráficos e calcular as resistências a partir da inclinação da reta calculamos o desvio percentual para cada resistência, tanto no circuito a montante como a jusante.
Painel de medidas de elementos resistivos lineares
Painel de medidas de elementos resistivos não lineares 
CONCLUSÕES
	O experimento nos mostra resultados mais satisfatórios para o resistor de menor resistência (R1 = 560 Ω). Já em relação ao diodo vemos que é melhor utilizarmos a montagem à jusante, pois como medimos apenas a corrente no diodo percebemos mais rapidamente o crescimento da corrente ao passar pelo mesmo, enquanto que na montagem a montante percebemos que, como medimos a corrente desde o amperímetro, demora-se mais para perceber seu aumento exponencial.
	Portanto, os resultados obtidos foram satisfatórios, e provamos que para grandes resistências é melhor utilizarmos a montagem à montante, enquanto que para resistências menores a jusante será mais precisa. Também conseguimos mostrar o principal objetivo do experimento que é diferenciar quando a curva do material resistivo é linear ou não-linear. As fontes de erro foram poucas (resistência dos fios, má conservação da prancheta), por isso tivemos um resultado bastante satisfatório. 
ANEXOS:
Gráfico 1, montagem jusante e montagem montante
Gráfico 2, diodo jusante e diodo montante
Referências Bibliográficas
NASCIMENTO, Pedro Luiz do. Apostila auxiliar do Laboratório de Eletricidade e Magnetismo da Universidade Federal de Campina Grande, 2019.