Curva característica corrente-tensão

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA

CATARINA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

FSC5123 – Física Experimental II – 2021.2

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Experimento 02

Curva característica corrente-tensão

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Grupo 03:

Alan Carlos Rezende

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Quinta – 09:10h

Felipe Alves        Professor:

Fernando Augusto Wagner

Ivan / Valderes

Turma: 4201A

Florianópolis – SC

TABELA DE DADOS

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QUESTIONÁRIO

1. (a) Faça os gráficos de i em função de V com os dados da Tabela I para os dois resistores metálicos: NiCr e lâmpada.

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1. O que é um resistor ôhmico? Indique qual dos resistores nesta primeira parte é ôhmico, justificando a resposta.

1. Um resistor ôhmico é aquele onde a resistência elétrica é constante, possuindo a característica de ter uma curva característica linear. Nesta primeira parte, o resistor NiCr é ôhmico, enquanto a lâmpada, não.

1. Através de uma regressão linear, determine a resistência R (em ohms) do resistor de NiCr.

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1. Ao fazermos a regressão linear, observamos que: y = a + bx

i = -5,04 + 9,83x i = 1/R .V

1/R = 9,83

R = 0,101 x 1000 R=101Ω

1. Calcule o valor da resistência da lâmpada de Tungstênio nos casos em que a tensão aplicada vale 3 V e 30 V e compare com a resistência do resistor de NiCr.

Ao aplicarmos uma tensão de 2,90V (aprox. 3V) na lâmpada de Tungstênio obtivemos uma corrente de 76,7 mA, portanto, a resistência será dada por:

R= 2,90/(76,7x1000) = 37,8 Ω.

Ao aplicarmos uma tensão de 28,00V (aprox. 30V) na lâmpada de Tungstênio obtivemos uma corrente de 230,0 mA, portanto, a resistência será dada por:

R = 28,00/(230,0x1000) = 121,7 Ω.

Podemos observar que a variação entre os valores de resistência obtidos na lâmpada de W é bem maior que os valores de resistência obtidos no resistor NiCr, provando que a lâmpada de W não é um resistor ôhmico, ou seja, os valores de resistência devem ser calculados ponto a ponto, de maneira não-linear.

1. (a) Faça o gráfico i em função de V com os dados da Tabela II, para o VDR à temperatura ambiente.

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1. Descreva como varia a resistência deste VDR à medida que a tensão varia entre os limites medidos.

Calculando a resistência nos extremos da tensão, obtemos os seguintes valores:

Para a tensão de 15,0V e corrente de 0,18mA:

R = 15,0V/ (0,00018A) = 83.333,33 Ω.

Para a tensão de 28,0V e corrente de 2,13mA:

R = 28,0V/ (0,00213A) = 13,145,54 Ω

Em um resistor VDR, podemos observar que, à medida em que a tensão aumenta, a corrente também aumenta. Tal fato ocorre devido a diminuição da resistência. Isto acontece porque o resistor VDR não é um resistor ôhmico, portanto, não-linear.

1. Num mesmo sistema de eixos logV (eixo y) versus logi (eixo x), plote os gráficos do VDR às diferentes temperaturas. Os dados seguem tendência linear? Calcule os coeficientes das retas via regressão e, a partir deles, determine β e C para cada temperatura.

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Calculando por regressão linear, temos:

Para temperatura de 20°C: y = 1,35 + 0,25X

Temos:

C=22,4Ω

• = 0,250 R² = 0,99

Para temperatura de 60°C: y = 1,33 + 0,27x C=21,4Ω

B = 0,270

R² = 0,99

1. O que é possível afirmar sobre os valores de resistência do VDR quando há uma mudança de temperatura?

1. A resistência à temperatura ambiente (23,0 Ω) diminui quando há um aumento de temperatura para 60°C no resistor VDR.

1. (a) Construa a curva característica do PTC a partir dos dados experimentais.

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1. É possível identificar uma região do gráfico em que o PTC se comporta como um resistor ôhmico? Se sim, indique o intervalo de tensões em que isso ocorre e determine a sua resistência em ohms.

1. Sim, é possível, no intervalo entre 1,90V e 8,02V, podemos observar que o gráfico se comporta aproximadamente como uma reta, sendo assim, indicando um comportamento semelhante ao de um resistor ôhmico, ou seja, com uma resistência constante.

R2 = 1,90V/(46,10x1000) = 41,2 Ω.

R3 = 3,90V/(97,90x1000) = 39,8 Ω.

R4 = 5,91V/(155,90x1000) = 37,9 Ω.

R5 = 8,02V/(220,0x1000) = 36,4 Ω.

1. Explique como o gráfico mostra que a resistência do PTC aumenta com a temperatura.

R: O Experimento não foi realizado em outra temperatura.

4)

1. Construa a curva característica do diodo semicondutor para V > 0 a partir dos dados experimentais.

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1. Comente qualitativamente o gráfico. O mesmo ocorre para V < 0?

1. Quando V> 0, podemos observar que a partir de uma tensão aproximada de 0,7V, o comportamento apresenta um aumento exponencial de corrente. Quando V < 0, podemos observar que a

corrente flui de uma forma ‘avalanche’ e em sentido inverso, ou seja, apresentando um comportamento típico de um dispositivo semicondutor.

1. Tendo em vista como o circuito foi montado, explique por que a tensão na fonte difere significativamente da tensão no diodo.

1. Devido ao fato que o diodo de Si é limitado pela tensão máxima de aproximadamente 0,7V, verificamos a utilização de um resistor de proteção de forma a não ultrapassarmos o valor de 0,7V. No valor inverso, em torno de -9,0V, a corrente “despenca”,

tendo um comportamento ‘avalanche’. Essa constância é característica somente do diodo e não da fonte, que continua tendo sua tensão alterada, por isso a divergência.