Resistência não-linear ao efeito de temperatura

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

INSTITUTO DE MATEMÁTICA

GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Leonardo de Jesus Silva

Leandro José Silva Andrade

EXPERIÊNCIA 4:

Resistência Não-Lineares por Efeito de Temperatura

Salvador

2008

1. OBJETIVOS

Mostrar o efeito da temperatura sobre um resistor metálico (lâmpada incandescente) e em um semicondutor termistor(NTC).

Levantar a curva característica da lâmpada e do termistor.

Interpretar a não linearidade das características.

INTRODUÇÃO

Para o bom entendimento da experiência faz-se necessário a apresentação de alguns conceitos básicos envolvidos para a realização do mesmo:

CORRENTE ELÉTRICA

É o deslocamento de elétrons ao longo do fio, como os elétrons têm sinal negativo, movem-se do pólo negativo para o positivo. A quantidade de elétrons no interior do fio mantêm-se constante. Imaginemos uma mangueira de água, onde a cada gota que entra, sai na outra extremidade, mantendo a quantidade de água na mangueira constante. Similarmente ocorre o mesmo na corrente.

CONDUÇÃO ELÉTRICA NOS METAIS

Nos átomos de um metal os elétrons da última camada estão ligados aos seus núcleos de uma forma fraca. Por isto, eles podem se deslocar quase que livremente entre os átomos. A agitação térmica dos elétrons aumenta com a temperatura. A consequência disto é que, para uma DDP fixa, quando a temperatura aumenta, a corrente elétrica diminui. Em resumo nós temos que em um condutor metálico a resistência elétrica é uma função crescente da temperatura.

CONDUÇÃO ELÉTRICA NOS SEMICONDUTORES

Em um semicondutor, os elétrons da última camada estão ligados mais fortemente aos seus núcleos, não existindo assim, liberdade para conduzir a corrente elétrica. Para que um semicondutor passe a conduzir deve ser cedida a ele uma certa quantidade de energia(térmica por exemplo) para romper as ligações covalentes, e assim, liberar os elétrons. Em resumo nós temos que em um semicondutor a resistência elétrica é função decrescente da temperatura.

PREPARAÇÃO PARA EXPERIMENTO

Para a realização desse experimento faz-se necessário o uso de alguns materiais.

• Fonte de tensão 10,0 V

• Medidor multi-escala usado como voltímetro, com desvios avaliado para os calibres 0,5 V, 2,5V e 10V de 0,1V, 1V e 2,5V respectivamente.

• Medidor multi-escala usado como amperímetro, com desvios avaliado para os calibres 2,5mA, 25mA e 250mA de 0,1mA, 1mA e 2,5mA respectivamente.

• Reostato

• termistor – (NTC)

• lâmpada comum - (piloto)

• Chave liga e desliga

• Placa de ligação

• Fios

Avaliaremos a Ra para os calibres 2,5 mA, 25 mA e 250 mA. Este item é de fundamental importância, para o cálculo da resistência efetiva da lâmpada e do termistor.

Ra=

Calibre 2,5mA Ra=96,0 Ω

Calibre 25 mA Ra=10,4 Ω

Calibre 250 mA Ra=5,6 Ω

EXECUÇÃO DO EXPERIMENTO

Resistência Interna do Amperímetro e Desvios dos Aparelhos

Para calcular a resistência interna do amperímetro (Ra) utilizado no experimento, foi montado o circuito abaixo:

O fundo de escala amperímetro foi selecionado para 2,5mA , 25mA e 250 mA. Para cada um destes valores, foi medida a ddp entre os pontos a e a' para correntes de 2,5mA, 25mA e 200mA (correntes maiores que 200mA danificariam a lâmpada) ajustadas pelo reostato.

»Para o primeiro valor de Ra=40Ω, onde o calibre do multi escalas estava regulado em 2,5mA temos:

∆V=0,025V , I=2,5mA , V=0,10V , ∆I=0,05mA.

∆Ra= 1,6Ω

e,consequentemente Ra=(401,6)Ω

»Para o segundo valor de Ra=4Ω, onde o calibre do multi escalas estava regulado em 25mA temos:

∆V=0,025V , I=25mA , V=0,10V , ∆I=0,5mA.

∆Ra=0,16Ω

e,consequentemente Ra=(40,16)Ω

»Para o terceiro valor de Ra=0,6Ω onde o calibre do multi escalas estava regulado em 250mA temos:

V=0,025V , I=250mA , V=0,25V , I=5,0mA.

∆Ra=0,01Ω

e,consequentemente Ra=(10,01)Ω

Característica da Lâmpada

Para determinar a característica da lâmpada foram feitas medidas de ddp para correntes com intervalos de 25mA, a partir de 25mA, até 250mA, mantendo o amperímetro calibrado em 250mA. Com estas medidas, foi construído o gráfico abaixo. Deve-se observar que os valores de Re foram calculados a partir de valores de Va’b lidos na própria curva característica e não os da tabela, procedimento este justificado pelo fato dos valores no gráfico partirem de uma reta ajustada minimizando assim os prováveis erros cometidos nas medidas.