Lei de Ohm

1 - Introdução:

Neste relatório serão apresentadas as Leis de Ohm e a variação da temperatura de acordo com a resistividade. Foi proposta uma prática onde são utilizadas duas lâmpadas de potência diferente para se calcular dados como corrente, potência e temperatura do circuito. No item 2, têm-se uma breve apresentação sobre os fundamentos da Lei de Ohm e da relação que existe entre a temperatura e a resistividade.

2 – Leis de Ohm:

2.1 - A primeira lei de Ohm

No começo do século XIX, Georg Simon Ohm (1787-1854) mostrou experimentalmente que a corrente elétrica, em condutor, é diretamente proporcional a diferença de potencial U aplicada. Quando aplicamos uma diferença de potencial U nos extremos de um pedaço de um fio condutor, e mantendo a temperatura do mesmo, notamos que, quase sempre, essa tensão U será proporcional a corrente i.

O movimento ordenado de elétrons (corrente) no condutor fica sujeito a uma oposição que é conhecida como resistência elétrica. Ohm definiu que a constante de proporcionalidade entre U e i seria a “resistência elétrica” do condutor normalmente simbolizado por R.

A unidade de medida da resistência é o ohm e é simbolizada pela letra grega Ω. Então a primeira lei de Ohm pode ser enunciada pela expressão:

Os materiais que não obedecem a lei de Ohm são conhecidos como não ôhmicos, como por exemplo os diodos e transistores.

2.2 - Fatores que influenciam na resistividade elétrica e a Segunda lei de Ohm

Existem alguns fatores que influenciam na resistividade de um material:

A resistividade de um condutor é tanto maior quanto maior for seu comprimento.

A resistividade de um condutor é tanto maior quanto menor for a área de sua seção transversal, isto é, quanto mais fino for o condutor.

A resistividade de um condutor depende do material de que ele é feito.

A resistividade de um condutor depende da temperatura na qual ele se encontra.

Ohm,de acordo com sua segunda lei, comprovou que a resistência elétrica de um condutor homogêneo de secção transversal constante é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua área de secção transversal e depende do material do qual ele é feito.

Portanto temos a 2ª Lei de Ohm, que pode ser expressa da seguinte forma:

ρ (letra grega Rô) representa a resistividade elétrica do condutor usado e a sua unidade de media é dada em Ω.m no SI.

Obs: No ensaio foi observada a variação da resistência de acordo com o aumento da temperatura, o que será estudado a seguir.

Na grande maioria dos casos, a resistência dos condutores aumenta com o aumento da temperatura. Apenas alguns condutores especiais, como o carvão e os óxidos metálicos e as soluções condutoras de pilhas e baterias têm sua resistência diminuída com o aumento da temperatura.Ao aquecermos um condutor, a corrente que passa por ele será menor do que a corrente sem o aquecimento. Logo, se a corrente diminui com o aquecimento é porq–ue este causou um aumento na resistência do material.O aumento da resistência com o aumento da temperatura, é devido aos movimentos desordenados dos átomos na estrutura cristalina do condutor. Quanto maior a temperatura, maior a vibração interferindo no fluxo dos elétrons através do condutor, aumentando, conseqüentemente, sua resistência elétrica.Estes resultados leva-nos a concluir que a resistência elétrica também deve depender da temperatura. Logo a variação da resistividade pode ser expressa por:

Onde Ro é resistência elétrica do fio na temperatura inicial To e R é a resistência na temperatura final T.

3 – Montagem Prática:

Na aula, foi proposta a montagem de um circuito como o descrito no paragráfo, abaixo. Neste circuito deveria ser aplicadas tensões de 10 à 100 V, variando de 10 em 10 com a utilização da fonte variável, para cada uma das lâmpadas (uma de 60W/127V e outra de 100W/220V).

No circuito temos um amperímetro ligado em série com a lâmpada e a saída da fonte variável AC. Através desse amperímetro foi realizada a medição dos valores de corrente apresentados nas Tabela 1, e Tabela 2, sendo cada uma desses preenchidas com os dados da experiência para uma das lâmpadas.

No Item 4, a seguir, serão apresentadas as tabelas 1 e 2 de cada lâmpada do circuito e assim como os cálculos feitos para chegarem-se a esses valores.

4 – Cálculos:

Nos itens 4.1 e 4.2, temos os valores e os cálculos utilizados para as duas lâmpadas usadas na montagem prática.

4.1 – Lâmpada de 127V e 60W

A seguir têm-se os valores para essa lâmpada, representados pela Tabela 1.

Tabela - Lâmpada de 127V, 18,7Ω e 60W

Tensão (V)

Corrente(A)

Potência(W)

Resistência (Ω)

Temperatura (ºC)

10

0,15

1,5

66,66

588,2

20

0,195

3,9

102,56

1017,26

30

0,235

7,05

127,65

1316,06

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