A Resistências não lineares por efeito da temperatura

OBJETIVO

O experimento tem como objetivo observar a influência da temperatura sobre um resistor metálico (lâmpada incandescente) e um semicondutor termistor (NTC), levantando a curva característica do termistor e da lâmpada e interpretando a não linearidade das características.

INTRODUÇÃO

A condução elétrica deve-se a elétrons na camada de valência dos átomos de um metal, fracamente ligados aos seus núcleos, esses elétrons possuem uma certa dependência da temperatura. A uma dada temperatura, os elétrons livres estão submetidos ao movimento Browniano (movimento aleatório e velocidade média dos elétrons é igual a zero). A corrente elétrica que percorre um metal condutor depende do número de elétrons livres e da velocidade de deriva (velocidade média dos elétrons é diferente de zero). Sendo que quanto maior esse movimento aleatório maior a dificuldade de deriva global, implicando numa velocidade de deriva menor, ou seja, quanto maior a temperatura menor a corrente elétrica. Logo, para um condutor metálico, a resistência elétrica é uma função crescente de temperatura.

No entanto, em um semicondutor não existem elétrons livres para condução elétrica devido a forte ligação entre os elétrons da última camada de valência e seus núcleos. Assim, para que ocorra uma condução faz-se necessário ceder uma quantidade de energia o suficiente para romper as ligações covalentes, sendo ela o calor. Quando o semicondutor é aquecido seus elétrons se liberam e participam da condução elétrica. Os átomos liberam uma pequena quantidade de elétrons não os podendo caracterizar em movimento aleatório. Assim, ao aplicar uma tensão elétrica o semicondutor é aquecido e seus elétrons liberados e aumentando a corrente. Logo, a resistência elétrica é uma função decrescente da temperatura.

LISTA DE MATERIAIS

Fonte de tensão

Voltímetro

Amperímetro

Reostato 52

Termistor (NTC)

Lâmpada comum

Placa de ligação

Chave liga-desliga

Fios

RESISTÊNCIA INTERNA RA DO MILIAMPERÍMETRO

Usando o fundo de escala 2,5mA, 25mA e 250mA no amperímetro, foi medido a tensão para cada um desses valores.

Dados do experimento:

Ia (mA)

ddp(V)

2,5

0,6

25

0,28

250

0,6

Com os valores obtidos é possível calcular a resistência interna utilizando a expressão:

Ra=VI

ΔRa=RaVV +RaI I Ra=1IV -VI2I

Sendo I=2,5mA;V=0,6V; V=0,1V I=0,05 mA

Ra=240Ω

Ra=44,8Ω

Ra=24044,8Ω

Sendo I=25 mA; V=0,26V; V=0,01V; I=0,5mA

Ra=10Ω

Ra=0,608Ω

Ra=100,608Ω

Sendo I=250mA; V=0,6; V=0,1 V ; I=1,25 mA

Ra=2,4 Ω

Ra=0,412Ω

Ra = 2,4 ± 0,412 Ω

CARACTERÍSTICA V(I) DA L MPADA

Usamos para realizar as seguintes medida diferença de potencial na fonte de 14,5 V. Para o caso de 250 mA, alteramos para ddp = 16,8 V. Observa-se que os valores da Re foram calculados a partir da tensão lida (V’), após estas serem corrigidas utilizando a expressão :V=V' -RaI

I (mA)

V’

V

Ra()

Re()

25

0,55

0,49

2,4

19,6

50

0,8

0,68

2,4

13,6

75

2,05

1,87

2,4

24,93

100

3,4