As leis de Ohm - Curvas características de componentes elétricos

Física Experimental B

As leis de Ohm - Curvas características de componentes elétricos

Data:28/08/2018

Turma:

Resumo:

Este experimento teve como objetivo proporcionar o aprendizado sobre como os componentes elétricos se comportam em relação ao aspecto resistivo. O experimento foi realizado medindo- se os valores de tensão e corrente de diferentes componentes: Um resistor de filme de carbono, uma lâmpada e um diodo. Com os dados, foram traçados gráficos de tensão x corrente e calculados os valores de suas resistências. Os resultados foram comparados com os obtidos pelo ohmímetro. A partir disto verificou-se que os resistores e lâmpadas são componentes ôhmicos e o diodo não ôhmicos.

Objetivos:

Estudar o comportamento resistivo de alguns componentes elétricos.

Materiais utilizados:

Caixa de montagem (protoboard), fonte de alimentação contínua (DC), dois multímetros, resistores, lâmpadas, diodo e acessórios.

Fundamentos teóricos:

A resistência de um material é dada pela dificuldade de movimentação dos elétrons por um fio ou outro meio condutor, semicondutor ou não condutor.  Para permitir o funcionamento adequado de um equipamento, tem-se dentro dele, um componente básico chamado resistor, responsável por limitar a passagem de corrente, em decorrência do potencial aplicado. Este comportamento é descrito pela relação V= R.I, onde V é a diferença de potencial nos extremos, I a corrente que percorre a resistência R do componente.

Quando a resistência é fixa, ou seja, não muda em consequência da variação da tensão (mudança de polaridade) o componente é definido como ôhmico (que obedece a lei de Ohm). O contrário também pode acontecer, isto é, a resistência muda com a variação na tensão aplicada e estes são chamados de componentes não- ôhmicos.

Para verificar este fenômeno foi feita uma experiência onde foi realizada a caracterização da corrente que percorre um componente em função da tensão aplicada, resultando em um gráfico Tensão x Corrente.

Neste experimento foram caracterizados 2 resistores de carbono comerciais, uma lâmpada e um diodo. Nos casos em que o componente foi identificado como ôhmico, obteve-se a resistência através da análise de mínimos quadrados dos dados coletados.

Procedimento Experimental:

1. Observação das curvas características:

Na figura 2.1 o resistor Rp tem a função de proteger o circuito contra sobrecargas de corrente e seu valor é de 100Ω. Entre os pontos X e Y, foi colocado o componente a ser caracterizado em cada um dos itens.

[pic 1]

A1). Curva característica de resistores comerciais de filme de carbono:

Utilizando a tabela de cores (no apêndice) foi identificado os resistores R1 (menor que 5Ω e R2 (maior do que 100Ω).

A.1.1)Foram conferidos os valores das resistências R1 e R2 com o ohmímetro.

No circuito 2.1 (a), foi conectado o resistor R1 nos pontos X e Y. Para minimizar as incertezas associadas às medidas, trabalhou-se sempre no melhor fundo de escala para o valor medido.

A.1.2). Variou-se as tensões em passos iguais, medindo simultaneamente a tensão VR em XY e a corrente I do circuito, para construir uma tabela com valores VR e I. A fonte foi colocada em 0V e as tensões variadas entre -10V e 10V.

A.1.3). Na sequência o resistor R1 foi substituído por R2 e então foi repetido o item A.1.2.

A.1.4). Para verificar a influência dos instrumentos de medida, manteve-se a tensão aplicada V=10V e anotou-se a corrente do amperímetro. A seguir o voltímetro foi desconectado do circuito e medido novamente a corrente.

1. Curva característica de uma lâmpada:

Para iniciar a medição a fonte foi colocada em 0 V. A lâmpada foi ligada nos pontos XY do circuito e retirado o resistor de proteção Rp.

B.1) A tensão da fonte da fonte foi modificada a passos iguais, medindo-se simultaneamente a tensão VL em XY e a corrente I do circuito. Foi medido 10 pontos, variando de -5V a 5V e os resultados colocado em uma tabela. Para os pontos -1V, -3V, -5V, 1V, 3V e 5V foram anotadas as incertezas da tensão VL e da corrente I.

C). Curva característica do diodo:

Para iniciar a fonte foi novamente colocada em 0V. Na sequência foi reinserido o resistor Rp circuito e substituído a lâmpada pelo diodo. A tensão da fonte foi ajustada para que a leitura da tensão do diodo fosse de 0,5V.

A seguir foi medida a corrente do circuito para verificar se o diodo estava do lado certo, isto é, na posição de polarização direta (lado que conduz) e não da polarização reversa (lado que não conduz).

C1). Com o diodo na posição de polarização direta, foram medidos 8 pontos de tensão de 0,1V - 0,8V e a corrente correspondente para cada um deles. A seguir a polarização da fonte foi invertida e medido novamente mais 5 pares de tensão e corrente entre -1V e -5V.

Apresentação dos resultados:

A.1.1)

Tabela 1: Valores das resistências dos resistores medidas com o ohmímetro.

Rp ± u(Rp)	148,3 ± 0,1 Ω
R1 ± u(R1)	(0,328 ± 0,001)103 Ω
R2 ± u(R2)	(9,75 ± 0,01)105 Ω

 

A.1.2)

Tabela 2: VR X I para o resistor R1:

Tensão (VR) (V)	Corrente (I) (mA)
0,00	0,10
1,00	4,28
2,01	6,12
3,04	9,28
4,03	12,32
4,099	15,26
6	18,36
7,02	21,9
8,04	24,8
9,02	27,8

A.1.3)

Tabela 3: VR X I para o resistor R2:

Tensão (VR) (V)	Corrente (I) (uA)
0,00	0
1,04	1,1
2,07	2,3
3,06	3,4
4,05	4,5
5,03	5,6
6,05	6,8
7,01	7,9
8,06	9
9,02	10,1

A.1.4)

Tabela 4: Valores de corrente do amperímetro com o voltímetro conectado e desconectado: