Relatório de Física - Elemento Ohmicos

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ

CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS – CECE

CAMPUS TOLEDO

EXPERIMENTO: Elementos Ôhmicos e não-Ôhmicos

Resumo

Neste experimento foram analisados três circuitos elétricos, onde os circuitos eram constituídos de uma fonte de fem, um amperímetro para medir a corrente, um voltímetro para medir a diferença de potencial, e um resistor, sendo que o resistor era uma resistência, uma lâmpada e um diodo. Os dados foram analisados a partir de gráficos de corrente versus a diferença de potencial (ddp) e então pode-se dizer se os resistores eram materiais ôhmicos ou não-ôhmicos. Discutiu-se também a relação entre a corrente elétrica e a diferença de potencial, ou seja, a lei de Ohm, sendo o material ôhmico, classificado como aquele que obedece a lei. Para se calcular a resistência da lâmpada utilizou-se a equação R=R0 [1 + α(T-T0)]a partir da temperatura ambiente e da temperatura de referência.

Objetivos

O experimento teve como objetivo estudar a relação entre a diferença de potência e a intensidade de corrente para um resistor, uma lâmpada incandescente e um diodo de circuitos elétricos.

Introdução

        Dentro do eletromagnetismo uma das suas aplicações mais utilizadas é em circuitos elétricos, desde os que são empregados na transmissão e distribuição de potência em larga escala até aqueles úteis na arquitetura de um microcomputador.
        Neste experimento foi montado um circuito resistor, um resistor é um elemento do circuito que pode ser representado por                   ; um circuito lâmpada, onde o resistor lâmpada é representado por                                      e um circuito diodo, onde o resistor diodo é representado por              .                              [pic 1][pic 2][pic 3]

        Em um circuito há uma corrente elétrica passando e esta resulta do movimento dos elétrons livres que se desloca da placa negativa até a positiva por meio do fio. A corrente  é definida como a taxa segundo a qual a carga dos elétrons se move através do fio,  é prática, pois é mais fácil medir carga do que contar elétrons. Definiu-se o sentido da corrente como aquela correspondente ao deslocamento de cargas positivas, sendo este deslocamento o oposto ao sentido do movimento dos elétrons. [pic 4][pic 5]

        A intensidade da corrente  que passa por um fio condutor pode ser definida como a quantidade de carga que passa pelo fio por unidade de tempo:[pic 6]

[pic 7]

        A corrente  é conservada, ou seja, a quantidade de elétrons que sai de um fio é a mesma quantidade que entra, assim a corrente não muda.[pic 8]

        O campo elétrico no interior de um condutor provoca o surgimento de uma corrente no mesmo devido à força que exerce sobre as cargas livres. Esta corrente esta na direção do campo elétrico, pois o campo elétrico esta na direção da força sobre uma carga positiva e a direção da corrente é no sentido do fluxo de cargas positivas.

        Pode imaginar um segmento de fio condutor onde a área da seção reta é A, e o comprimento é  e passando uma corrente , sabendo que o campo elétrico esta orientado em regiões de potencial mais elevado para regiões com potencial menos elevado, o potencial no ponto a deve ser menor que o ponto b. Para que o  seja constante no segmento admite-se que  seja pequeno, assim a diferença de potencial  entre os pontos a e b é dada por .[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

        A diferença de potencial  entre as extremidades de um condutor com uma resistência R cria um e este produz uma corrente através do condutor. A lei de Ohm nada mais é do que a relação entre a  e a .[pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

        A resistência de um material está relacionada com a diferença de potencial e a corrente que passa através deste: .[pic 20]

        Existem materiais ôhmicos e não-ôhmicos, desta forma os materiais ôhmicos são aqueles que obedecem a lei de Ohm, ou seja, a resistência não vai depender da corrente, assim a razão  é independente da corrente e nos materiais não-ôhmicos a corrente não é proporcional a , pois a razão  depende da corrente . Nos materiais ôhmicos a relação  é linear e nos não-ôhmicos não é linear.
        [pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25]

Materiais e Métodos

Os equipamentos utilizados para este experimento foram: fonte de tensão CC variável, multímetros, resistor, lâmpada incandescente e cabos para conexão.

- Resistor

A Figura 1 apresenta a montagem do circuito resistor:

[pic 26]

Figura 1: Circuito Resistor.

Ligou-se a fonte e ajustou-se a diferença de potencial (ddp) em três volts (3V) na fonte, em seguida mediu-se no voltímetro a ddp Vr, sobre o resistor e, no amperímetro, a intensidade de corrente ir que atravessa o resistor. Anotando-se as incertezas associadas a cada medida.

Anotou-se a ddp aplicada ao circuito Vf seguindo os valores da Tabela 1 (Anexo A, Tabela 1) e mediu-se os valores de ddp Vr e corrente ir, anotando-se os respectivos valores obtidos para Vf =14 V, reduziu-se a ddp aplicada pela fonte e mudou-se a chave de 0 a 14 V para 14 a 25 V, continuando a anotar os valores de ddpVr e corrente ir. Desligou-se a fonte de tensão sem reduzir o valor de ddp. Então, inverteu-se os cabos da fonte conectados ao circuito, mantendo as demais conexões inalteradas. Ligou-se novamente a fonte de tensão e, mediu-se a ddp Vr sobre o resistor e a intensidade de corrente ir que atravessa o resistor. A ddp aplicada ao circuito Vf foi diminuída seguindo os valores da Tabela 1 (Anexo A, Tabela 1) e mediu-se os valores de ddp Vr e corrente ir.