1a Lei De Ohm

EXPERIMENTO SOBRE A 1ª LEI DE OHM

1. Introdução

A Segunda Lei de Ohm descreve as grandezas que influenciam na resistência elétrica de um condutor homogêneo de secção transversal (figura 1.1) constante. Essas grandezas são a área (A), o comprimento (L) e o tipo de material do condutor (ρ).

Figura 1.1: Condutor homogêneo

Através desta Lei, percebe-se que a resistência de um condutor homogêneo de secção transversal constante é proporcional ao seu comprimento e da natureza do material de sua construção, e é inversamente proporcional à área de sua secção transversal. Essa lei é expressa através da equação1:

R=ρ. L/A (1.1)

onde ρ é a resistividade elétrica do material, dada em Ω.m no SI.

A resistividade elétrica classifica os materiais como condutores, semicondutores e isolantes, já que a resistividade é uma característica do material usado na constituição do resistor e é dependente da temperatura.

Na tabela (1.1) seguinte é apresentada a resistividade de alguns metais mais utilizados nas industrias eletroeletrônicas:

Material Resistividade em 10-8Ω.m

Cobre 1,7

Ouro 2,4

Prata 1,6

Tungstênio 5,5

Tabela 1.1: Valores de resistividade elétrica na temperatura ambiente para alguns materiais

2. Objetivos

Para confirmar a veracidade da 2ª Lei de Ohm, realizou-se o seguinte experimento, que será detalhado na seção 3, na sala de Laboratório de Física B da UFS no DFI. Os objetivos são apresentados nos seguintes tópicos:

Determinar os valores de resistência;

Determinar a melhor escala para a medida de cada resistência no multímetro;

Observar a dependência da resistência com o comprimento, com o diâmetro e com a natureza do material do condutor.

3. Materiais e Métodos

O conjunto de materiais deste experimento consiste em duas ponteiras uma vermelha e uma azul que foram conectadas em um multímetro para efetuar as leituras e cinco réguas de plástico medindo 40cm com fios metálicos traçados em um dos lados delas, sendo 1 régua com cobre de diâmetro 0,50mm, 1 com cobre de 0,20mm, 1 com ferro de 0,20mm, 1 com canstantan 0,40mm e 1 de constantan 0,20mm. Os matérias supracitados estão na figura abaixo (Figura 3.1)

Figura 3.1: Esquema do Aparato Experimental (Autor, 2012).

Para esse ensaio o roteiro experimental foi o seguinte:

Conectou-se, as ponteiras nos respectivos bornes do multímetro na função ohmímetro.

Mediu-se os valores de resistência correspondentes a cada um dos comprimentos sugeridos na Tabela 4.1, para cada um das cinco réguas. Cada medida foi repetida três vezes e a escala de medição escolhida foi sempre a melhor a mais adequada para fornecer a leitura com maior precisão. A montagem do experimento com as réguas segue o esquema abaixo (Figura 3.2).

Figura 3.2: Esquema do Aparato Experimental (Autor, 2012).

4. Resultados e Discussão

Para o experimento realizado descrito na seção 3, obtiveram-se valores diferentes de resistências para materiais diferentes. Estes valores apresentam-se distribuídos na tabela abaixo (tabela 4.1):

Tabela 4.1: Valores de resistência obtidos para diferentes materiais e diferentes comprimentos

O experimento realizado com as réguas que continham o material cobre nos mostra que o que apresenta menor diâmetro, apresenta uma resistência maior. A Segunda Lei de Ohm nos afirma que a resistência elétrica (R) de um condutor homogêneo depende das suas características geométricas.

Para cada material, foram construídos gráficos de resistência pelo comprimento utilizando o programa SciDAVis. Os gráficos são apresentados abaixo (Figuras 4.1, 4.2 e 4.3):

Figura 4.1: Gráfico Resistência X Comprimento do Constantan.

Figura 4.2: Gráfico Resistência X Comprimento do Cobre.

Figura 4.2: Gráfico Resistência X Comprimento do Ferro..

Nesses gráficos é possível notar um comportamento linear da resistência em função do comprimento obedecendo a 2ª Lei de Ohm.

As equações utilizadas para determinar graficamente as resistividades são listadas abaixo (Equações 4.1, 4.2, 4.3, 4.4):

R=p.l/A (4.1)

m= p/A (4.2)

A= π.r^2 (4.3)

σ_(p )= √((A.σ_(m ) )^2+(m.σ_(A ) )^2 ) (4.4)

Sendo:

R= Resistência elétrica;

p= Resistividade;

l= Comprimento do fio;

A= Área do setor transversal do fio;

m= Coeficiente angular (obtido graficamente);

r= Raio do setor transversal.

Os cálculos das resistividades determinadas graficamente são os seguintes:

• Para o Constatan de diâmetro igual a 0.2 mm:

r=0,1mm e Valor real = 49.〖10〗^(-8) Ω.m

A=0,031415926535897932384626433832795mm²