Relatório Sobre Lei de Ohm Eletrônica

1. INTRODUÇÃO

1.1 Resistência

        A chamada resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada.

        Estabelecida uma corrente elétrica em um condutor metálico, um número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor. Esses elétrons colidem entre si e também contra os átomos que constituem o metal. Portanto, os elétrons encontram uma certa dificuldade para se deslocar, isto é, existe uma resistência à passagem da corrente no condutor.

        Portanto, a resistência R de um elemento representa sua capacidade de resistir ao fluxo de corrente elétrica e é medida em ohms (V).

        Devido a seu pequeno tamanho, não é viável colocar o valor numérico das resistências nos resistores, de modo que criou-se um código de cores, que consiste em 4 faixas coloridas, as 3 primeiras indicam o valor nominal enquanto a última indica a porcentagem de tolerância em que ela pode variar. Esses valores estão representados na Figura 1.1.1:

[pic 1]

Figura 1.1.1: Tabela de cores de um resistor. [4]

        Para determinar o valor da resistência é utilizada a equação abaixo, onde a, b e c são os 3 primeiros valores:

[pic 2]

1.2. 1ª Lei de Ohm

        

        Esta lei determina que a diferença de potencial entre dois pontos em um resistor é proporcional a corrente elétrica estabelecida nele. Assim, a razão entre a tensão e a corrente elétrica é sempre constante para resistores ôhmicos, o que pode ser observado na Figura 1.2.1. Essa lei pode ser representada pela equação abaixo, onde V é a tensão(V), R a resistência(Ω) e i(A) a corrente:

[pic 3]

[pic 4]

Figura 1.2.1: (a) Resistor ôhmico (b) Resistor não-ôhmico.

1.3. 2ª Lei de Ohm

        Esta lei leva em conta as propriedades geométricas do resistor, tais como o comprimento e a área da seção transversal, bem como uma grandeza chamada resistividade, que se relaciona com o material de que é feito o resistor. A equação abaixo representa essa lei, de modo que R(Ω) é a resistência, ρ(Ω.m) a resistividade, L(m) o comprimento e A(m²)  a área da seção transversal:

[pic 5]

2. DESENVOLVIMENTO

        Utilizando o simulador Tinkercad, disponível em https://www.tinkercad.com/, realizou-se a simulação de alguns circuitos com o objetivo de entender o funcionamento deste simulador, bem como compreender as Leis de Ohm.

        

2.1. Primeira Parte

[pic 6]

Figura 2.1.1: Circuito 1.

        

        O primeiro circuito simulado foi o circuito da figura 2.1.1, sendo estabelecida a resistência R como 4kΩ, utilizando uma fonte regulável e 2 multímetros (1 na função amperímetro e outro na função voltímetro) para simular o restante do circuito.         Como pode ser observado na figura 2.1.2, a resistência simulada possui um esquema de cores fiel ao código de cores que representa o seu valor nominal bem como sua tolerância.

[pic 7]

Figura 2.1.2: Simulação do circuito 1 no Tinkercad.

        Variando a tensão da fonte CC de 3V até 30V foi anotado o valor da corrente medida pelo amperímetro e calculada a potência dissipada no resistor. Foi calculada a tensão máxima suportada por esse resistor, supondo que ele seja de ¼ W. Por fim, foram traçados os gráficos (Vcc x I) e (Vcc x P).

        Para relacionar potência com tensão e corrente, lembra-se que potência é a velocidade com que se consome ou absorve energia, sendo medida em watts(W), a partir disso e das definições de tensão e corrente é possível chegar na seguinte equação:

        Equação 2.1.1[pic 8]

        Levando em consideração a 1ª Lei de Ohm, essa equação pode ser escrita de 2 outras formas:

Equação 2.1.2                 Equação 2.1.3[pic 9][pic 10]

                        

        Essas equações foram utilizadas no cálculo da potência dissipada.

2.2. Segunda Parte

        [pic 11]

        Figura 2.2.1: Circuito 2.

        O segundo circuito simulado foi o circuito da figura 2.2.1, sendo estabelecida a resistência R como 4Ω, utilizando uma fonte regulável e 2 multímetros (1 na função amperímetro e outro na função voltímetro) para simular o restante do circuito.

        Como pode-se observar pela figura 2.2.2, o circuito 2 é bem similar ao circuito 1, mudando somente a fonte agora uma fonte de corrente (de tensão no circuito 1) e o valor da resistência que pode ser verificado pela mudança nas cores.

        Variando a corrente da fonte CC de 500mA até 5A, foi  anotado o valor da tensão medida pelo voltímetro e calculada a potência dissipada no resistor(equações 2.1.1 a 2.1.3). Por fim, foram traçados os gráficos (Icc x V) e (Icc x P).

[pic 12]

        

Figura 2.2.2: Simulação do Circuito 2 no Tinkercad.

2.3. Terceira parte

        Para a terceira parte, foi realizada a simulação do Circuito 1(figura 2.1.1) mas agora utilizando um potenciômetro de 100kΩ como a resistência R. Com uma fonte regulável e 2 multímetros(1 na função amperímetro e outro na função voltímetro) simulou-se o restante do circuito.

        Para esta simulação, a tensão da fonte foi definida como 15 V e a resistência do potenciômetro foi variada de 100kΩ até 550kΩ, sendo anotado o valor da corrente medida no amperímetro e calculada a potência dissipada(equações 2.1.1 a 2.1.3). Na figura 2.3.1 pode ser observada a simulação desse circuito.