Resistores Linear e Não-Linear

Universidade Federal do ABC

Circuitos Elétricos e Fotônica

Experimento 1 :

Resistores Linear e Não-Linear

Grupo:

• Gabriela Klizas
• Guilherme Moreira Lizardo

Dezembro de 2010

Introdução

No início do século XIX, o físico alemão Georg Simon Ohm (1787-1854), verificou experimentalmente que a corrente elétrica em um condutor é diretamente proporcional a diferença de potencial aplicada. Essa constante de proporcionalidade é a resistência R do material. Ele realizou diversos experimentos com inúmeros tipos de condutores, aplicando sobre eles várias intensidades de voltagens diferentes, no qual pode verificar que nos metais, principalmente, a relação entre a corrente elétrica e a diferença de potencial, se mantinha sempre constante, mas que em geral esta relação não se aplica, como por exemplo, aos diodos e transistores. Com isto, a lei de Ohm não é uma lei fundamental e sim uma forma de classificar certos materiais.

Matematicamente diz-se que a voltagem aplicada nos terminais dos condutores é proporcional à corrente elétrica que o percorre:

V=R.I [1]

Onde:

        V é a diferença de potencial, cuja unidade é o Volt (V);
        i é a corrente elétrica, cuja unidade é o Ampere (A);
        R é a resistência elétrica, cuja unidade é o Ohm (Ω).

 Quando ela é obedecida, o resistor é dito resistor ôhmico ou linear. A expressão matemática descrita por Simon vale para todos os tipos de condutores, tanto para aqueles que obedecem quanto para os que não obedecem a lei de Ohm. Fica claro que o condutor que se submete a esta lei terá sempre o mesmo valor de resistência, não importando o valor da voltagem. E o condutor que não obedece, terá valores de resistência diferentes para cada valor de voltagem aplicada sobre ele, por exemplo, uma lâmpada.

Resistores Ôhmicos: Para estes resistores a corrente elétrica (i) que os percorrem é diretamente proporcional à voltagem ou ddp (V) aplicada. Consequentemente o gráfico V versus i é uma linha reta, cuja inclinação é igual o valor da resistência elétrica do material, como mostrado no gráfico abaixo:

Figura 1 – Resistência Linear

[pic 1]

Resistores não Ôhmicos: Observa-se que alterando a ddp (V) nas extremidades destes materiais altera-se a intensidade da corrente elétrica i, mas a duas grandezas não variam proporcionalmente, isto é, o gráfico de V versus i não é uma reta e, portanto eles não obedecem à lei de Ôhm, veja gráfico abaixo:

Figura 2 – Resistência não-linear

[pic 2]

        Os resistores tem como função exclusiva converter energia elétrica em energia térmica, já em circuitos com lâmpadas (resistores não ôhmicos) a transferência de energia elétrica, por efeito Joule, é toda convertida em luz e calor.

Analisando este segundo tipo de transferência, a potência elétrica dissipada em cada lâmpada é dada por:

 P =V.I [2]

P é a potencia elétrica dissipada, cuja unidade é o Watts (W);

        Esta potência dissipada em uma lâmpada está relacionada com o brilho da lâmpada, ou seja, quanto maior a tensão aplicada, maior será a corrente e também a potência dissipada.

Procedimento experimental

Materiais:

- Dois multímetros Digitais – ET- 2510 da Minipa

-Cabos conectores

-Fonte de Alimentação Simétrica DC Digital Modelo: MPL-3303

-Um resistor de 47V e 5 W

-Uma lâmpada 12 V e 250 mA

Método

O circuito a seguir foi montado utilizando-se todos os itens com exceção do resistor.

Figura 3 – Modelo de Circuito para Lâmpada

[pic 3]

Variou-se a tensão de 0 V até 13 V, anotando assim os respectivos valores obtidos nos multímetros.

Logo após, a lâmpada foi trocada pelo resistor seguindo o circuito:

Figura 4 – Modelo de Circuito para Resistor Ohmico

[pic 4]

Novamente variou-se a tensão de 0 V até 13 V, registrando-se os valores obtidos nos multímetros.

 A precisão dos equipamentos utilizados está representada a seguir

                                                             

Multímetro medindo Corrente DC                Erro: ± (0.8%+10D)

Multímetro medindo Tensão DC                Erro: ± (0.5%+2D)

Fonte de tensão                                Erro: ± (1.0%+2D)

A Leitura de Tensão utilizada foi a do Multímetro e não a da Fonte de Tensão.

Resultados

Parte 1 – Análise da Lâmpada

Utilizando o método descrito acima, obtivemos os seguintes valores para a Lâmpada:

Tabela 1 – Medidas de Corrente e Tensão para Lâmpada

Corrente [A]	Tensão [V]	Erro Tensão	Erro Corrente
0,001	0,014	0	0
0,065	1,090	0,00745	0,002646
0,091	2,000	0,012	0,002907
0,114	3,000	0,017	0,003143
0,136	4,050	0,02225	0,003362
0,155	5,030	0,02715	0,003546
0,171	6,010	0,03205	0,003714
0,188	7,030	0,03715	0,003878
0,205	8,180	0,0429	0,004052
0,217	9,010	0,04705	0,004168
0,231	10,050	0,05225	0,004309
0,244	11,050	0,05725	0,004438
0,255	12,010	0,06205	0,004554
0,269	13,100	0,0675	0,004685