Prática 7 – Determinação da resistência interna de uma bateria

INTRODUÇÃO

                                                   [pic 1]

Observando o circuito representado na figura 40 em que uma lâmpada esta conectada a uma pilha.  Quando a lâmpada é percorrida por luz elétrica a lâmpada transforma está energia em luz e calor. A fonte de força eletromotriz ou gerador deste circuito é a pilha. É está fonte de força eletromotriz que faz a corrente fluir no circuito e este funcionar como deveria. Toda força de energia eletromotriz faz alguma forma de energia não elétrica (química nas baterias, luz nos painéis fotovoltaicos, mecânica nos geradores hidroelétricos) se transformar em energia potencial elétrica e transferem essa energia para o circuito no qual a fonte está ligada por meio da corrente elétrica.  Uma fonte de força eletromotriz ideal mantém uma diferença de potencial constante entre seus terminais (a e b na figura 40), seja ela percorrida por corrente elétrica ou não.  Quantitativamente o valor da força eletromotriz ideal é igual ao modulo da diferença de potencial entre os terminais, conforme a equação abaixo:

 [pic 2]

Contudo não existem fontes ideais, pois estas possuem uma resistência interna que impede de que isso aconteça.  Sempre que uma corrente circula por um elemento com resistência elétrica há uma queda de potencial entre os terminais desse elemento.  Para uma fonte de fem real essa queda de potencial ocorre no interior da fonte e, portanto, a diferença de potencial entre os terminais de uma fonte de fem com resistência interna e sempre menor que (E). Para uma fonte de fem real com resistência interna r:

[pic 3]

A equação (9) permite concluir que o valor da fem de uma fonte real será igual a (E) somente

quando não houver corrente circulando pela fonte.

OBJETIVO

Determinar a resistência interna de uma bateria.

MATERIAL

_ 1 pilha de 1,5 volts;

_ 2 multímetros;

_ placa para circuitos;

_ 1 resistor de 10 ohms;

PROCEDIMENTOS

1.  Configuramos um dos multímetros como ohmimetro com um fundo de escala de 200 ohms e medimos o valor do resistor. Anotamos esse valor que foi de 9 ohms.
2. Configuramos o multímetro do item anterior como um voltímetro para medir tensões contínuas com um fundo de escala de 2 V.
3. Configuramos o outro multímetro como um amperímetro para medir correntes contínuas com um fundo de escala de 20 mA.
4. Montamos um circuito como o representado na (figura 43 abaixo), em que o resistor R possui resistência aproximadamente igual a 10 ohms e a fonte de fem, com resistência interna (r) é a pilha. Utilizamos a placa para montagem do circuito, fizemos todos esses passos e no momento de ligar o voltímetro e o amperímetro ao circuito tivemos muita atenção para fazermos a ligação de forma correta para não danificarmos qualquer aparelho de medição.

                               [pic 4]

                                                             Figura 43

O potenciômetro é um resistor variável. No circuito da figura 43, se o cursor 2 estiver totalmente voltado para o terminal 1, então o valor da resistência do potenciômetro no circuito é zero. À medida que o cursor 2 é deslocado para a direita notamos que a resistência do potenciômetro aumenta. Na prática notamos isso girando o knob do potenciômetro. Ao fazê-lo, fazermos isso a resistência entre os terminais 1 e 2 (ou 2 e 3) varia. Já a resistência entre os terminais 1 e 3 é sempre constante.

1.  Giramos o knob do potenciômetro de modo que sua resistência no circuito seja máxima. Giramos o knob para uma das extremidades e observamos o menor valor indicado para a corrente.

1. Agora vá girando o knob no sentido oposto e, para cada posição do knob, anote os valores da tensão e das corrente indicadas, respectivamente, pelo voltímetro e pelo amperímetro. Anote os valores na tabela 13. Tome pelo menos, 10 pares de valores.

                                                                Tabela 13

Tensão (V)	Corrente (A)
1,36	0,013
1,25	0,038
1,09	0,057
0,96	0,075
0,83	0,094
0,70	0,114
0,57	0,134
0,44	0,150
0,31	0,171
0,24	0,180

1. Com os dados da tabela 13 fizemos um gráfico da tensão (V) em função da corrente (I).

               [pic 5]

             

CONCLUSÃO

A forma mais simples de descrever o comportamento de uma fonte de tensão real é representá-la por uma fonte de tensão ideal em série com uma resistência, o que permite caracterizá-la por apenas dois parâmetros: a força eletromotriz (fem) e a resistência interna r da fonte. A fem é uma característica do processo interno da fonte que dirige as cargas elétricas contra a diferença de potencial e converte energia de uma forma em outra. A resistência interna representa todos os processos dissipativos que ocorrem dentro da fonte e portanto não pode ser nula num sistema real. Através do experimento realizado acima conseguimos observar que as fontes reais sempre possuem uma resistência interna e, portanto, o circuito não trabalha com sua tensão nominal, mas com uma tensão menor. Concluímos também que o efeito da resistência interna é limitar a potência máxima, uma vez que r = R.

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