O LABORATÓRIO 1: LEI DE OHM E RESISTÊNCIA ELÉTRICA

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LABORATÓRIO 1:

LEI DE OHM E RESISTÊNCIA ELÉTRICA

CABO DE SANTO AGOSTINHO - PE

2019

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LABORATÓRIO 1:

LEI DE OHM E RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Relatório descritivo do laboratório 1 da disciplina de Física 3 da Universidade Federal Rural de Pernambuco na Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho (UFRPE – UACSA). Com o objetivo de corroborar experimentalmente a validade da Lei de Ohm em circuitos de corrente contínua.

Orientador: Sérgio

CABO DE SANTO AGOSTINHO - PE

2019

RESUMO

Este documento tem como objetivo relatar os procedimentos da atividade experimental realizada no laboratório de Física 3 da UFRPE - UACSA, conforme orientação de um roteiro cujo título é Prática 1 - Medidas Voltamperimétricas.
O objetivo deste experimento é detectar erros sistemáticos, reduzindo-os e estimando a Incerteza associada  a ele, aplicar os conceitos da Propagação da Incerteza e dos Mínimos Quadrados. Será estudado a origem do erro e como minimizar sua influência, adaptando os métodos à medida a ser realizada. Para isso, serão analisados os erros cometidos no uso de amperímetros e voltímetros reais e sua disposição ideal para minimizar o erro ao medir uma determinada resistência. Os instrumentos utilizados são Multímetro, Resistor, Jacarés, Fonte de tensão e resistência variável.

Palavras-chave: Lei de Ohm, Laboratório, Métodos experimentais.

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO

        Para estudar um fenômeno físico é preciso adotar um procedimento que se possa repetir e variar tantas vezes quantas forem necessárias, até que se tenha reunido suficientes dados de observação para uma conclusão mais satisfatória. Estes dados são invariavelmente obtidos através de processos de medida. A importância desses processos, e muitas vezes sua complexidade, tornam o ato de medir uma tarefa fundamenta. Nenhuma medida, pode ser considerada absolutamente precisa. Por exemplo, o valor da carga do elétron é: e = (1.6021774 ± 0,0000005) x 10-19 Coulomb. Isto significa que o valor verdadeiro da carga do elétron está situado entre 1.6021769 × 10 e 1.6021779 × 10. Na obtenção de uma medida, como analisamos anteriormente, além do erro grosseiro que deve ser excluído, podem ocorrer dois tipos de erros: o aleatório e o sistemático.

Este último deve ser evitado de todas as formas e, a rigor, nunca deveria ocorrer em um experimento. Contudo, um instrumento mal calibrado ou com defeito, um observador que repete um erro de operação, de interpretação ou de leitura, bem como fatores externos ao laboratório, como fenômenos climáticos, são fontes de erros sistemáticos que devem ser controladas pelo experimentador.

O erro aleatório decorre de flutuações dos resultados das medidas em torno de um valor médio. Essas flutuações acarretam uma imprecisão para mais ou para menos desse valor. Qual é, então, o valor de uma grandeza que se quer medir? Nem sempre a resposta é simples porque o próprio processo de medida muitas vezes esconde exatamente aquilo que se procura: o valor verdadeiro da grandeza. Para chegar o mais próximo possível desse valor recorre-se ao tratamento estatístico do problema. Pode-se provar que numa distribuição normal de frequências, a média, é o valor verdadeiro da medida sempre que o número de medidas seja muito grande, ou seja, teoricamente com o número de medidas tendendo a infinito. Mas, na prática, realiza-se apenas um número limitado de medidas, por exemplo: N medidas, resultando assim, que a média torna-se apenas uma estimativa do valor verdadeiro e não um valor definitivo. Como visto na figura 1.

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Figura 1. Modelo de distribuição normal.

A corrente elétrica está associada ao movimento dos portadores de cargas. Mas para que haja esta corrente, deve existir um fluxo dessas cargas numa dada superfície. A Corrente Elétrica também pode ser definida como uma quantidade infinitesimal de carga que passa por um plano um intervalo muito pequeno de tempo i = dq/dt.

A resistência elétrica pode ser entendida como a aplicação de uma diferença de potencial em um fio, ou uma barra cuja característica do material  dificulta a fluidez da corrente elétrica e em seguida mede-se essa corrente. Com isso determina-se a resistência elétrica como R = V÷i. Esses materiais que dificultam a passagem da corrente são chamados de Resistores. A Lei de Ohm é a afirmação de que a corrente que atravessa o dispositivo é sempre diretamente proporcional à diferença de potencial aplicada no dispositivo. Um dispositivo obedece a lei de Ohm se a resistência dele não depende do valor absoluto nem da polaridade da diferença de potencial.

Tensão elétrica (denotada por ∆V), também conhecida como diferença de potencial (DDP), é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos ou a diferença em energia potencial elétrica por unidade de carga elétrica entre dois pontos. Sua unidade de medida é o volt – homenagem ao físico italiano Alessandro Volta.

V = dU/dQ

A eletrodinâmica é uma área da física que estuda o comportamento  das cargas elétricas em movimento. Dessa forma, analisa as situações em que as partículas eletricamente carregadas perdem seu equilíbrio eletrostático e passam a deslocar-se em uma direção e sentido ordenado. Esse deslocamento ordenado de elétrons recebe o nome de corrente elétrica.

Sendo assim, o físico alemão George Simon Ohm (1787-1854), em suas experiências, descobriu que a intensidade da corrente elétrica que atravessa um condutor dependia da  diferença  de potencial aplicada aos seus extremos. Variando a diferença de potencial, também variava a intensidade da corrente elétrica (BONJORNO et al., 1999).

Usando um resistor metálico, mantido a uma temperatura constante, ele verificou que a diferença de potencial e a intensidade de corrente se mantinham diretamente proporcionais, ou seja: o quociente entre a diferença de potencial V e a intensidade da corrente elétrica i eram constantes. Verificou ainda que diversos materiais, em sua maioria metálicos, também apresentavam essa propriedade (BONJORNO et al., 1999).