Relatório de Física Experimento – Curvas Características

Relatório de Física Experimento 5 – Curvas Características

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SÃO PAULO 2014

RESUMO

Estudar a adequação da Lei de Ohm a partir dos resultados experimentais com aparelhos comerciais como o Multímetro, e aprender a manuseá-lo, no sentido de captação de medidas. Viu-se a importância de boas escolhas instrumentais para determinado tipo de medida, no caso estudado temos medidas de corrente elétrica e resistência. A partir das determinações dos valores e de suas devidas incertezas verificou-se o papel da escolha instrumental, sua influência nos resultados e sua adequação ao modelo estudado. Os valores foram determinados, e distribuídos em tabelas, a partir do aparelho multímetro na função Ohmímetro, Amperímetro, em série, e Voltímetro em paralelo.

OBJETIVO

Pretende-se estudar a adequação de curvas características do modelo da Lei de Ohm com os resultados obtidos com o Multímetro.

INTRODUÇÃO

No que tange a eletricidade, os conceitos como resistência, corrente elétrica e tensão se mostram grande importância uma vez que nos tornamos cada vez mais dependentes da mesma. A eletricidade como fenômeno natural nos permeia há muito tempo. Ao longo dos anos, vários cientistas descobriram que a eletricidade parece se comportar de maneira constante e previsível em dadas situações, ou quando sujeitas a determinadas condições. Estes cientistas como, Faraday, Ohm, Lenz e Kirchhoff, para citar apenas alguns, observaram e descreveram as características previsíveis da eletricidade e da corrente elétrica, sob a forma de certas regras. Estas regras recebem comumente o nome de “leis”. Assim, embora a eletricidade em si nunca tenha sido definida com clareza, sua natureza previsível e sua forma de energia facilmente utilizável tornaram-na uma das mais largamente empregadas fontes de energia dos tempos modernos (Hemus, 1980, p.21).

TEORIA

A LEI DE OHM

No século dezenove, um filósofo alemão, Greg Simon Ohm, provou, experimentalmente, a constante proporcionalidade entre a corrente elétrica, a tensão e a resistência. Essa relação é denominada Lei de Ohm. Na forma Matemática temos que:

V = R.I

Onde:

V = Tensão (V)

R = Resistência (Ω)

I = Corrente elétrica (A)

A CORRENTE ELÉTRICA

Chama-se corrente elétrica à carga elétrica em movimento. Para que a carga elétrica se desloque entre dois pontos de um condutor é necessário que exista entre eles uma diferença de potencial (ddp). A tensão elétrica é a diferença de potencial entre dois pontos. Existem muitos dispositivos que produzem essa diferença de potencial. São os chamados geradores.

A RESISTÊNCIA ELÉTRICA

A resistência elétrica também pode ser caracterizada como a "dificuldade" encontrada para que haja passagem de corrente elétrica (I) por um condutor submetido a uma determinada tensão. É a razão entre a voltagem (V) e a corrente (i). Matematicamente temos:

R = V / I

A ENERGIA ELÉTRICA

A energia elétrica é a propriedade de um sistema elétrico que permite a realização de trabalho. Ela é obtida através de várias formas. O que chamamos de “eletricidade” pode ser entendido como Energia Elétrica se, no fenômeno descrito a eletricidade realiza trabalho por meio de cargas elétricas. Para

efeitos de cálculos a energia elétrica entre dois pontos de um condutor é igual ao trabalho realizado pelas cargas elétricas entre estes dois pontos, ou seja:

Eel = Δq.U

Sendo:

Eel = energia elétrica

Δq = variação de carga elétrica

U = diferença de potencia, tensão elétrica.

ARRANJO EXPERIMENTAL

Na separação do material a ser utilizado para a realização da experiência que foi aferida em duas aulas, utilizamos os seguintes itens que estarão listados com intenção de facilitar sua compreensão:

• Multímetros para aferir as devidas medidas;

• Resistores com valores de 1, 47, 100 e 6,8M Ω;

• Bancada para a ligação dos resistores;

• Fonte de energia de 30V;

• Lâmpada incandescente com 30V e;

• Cabos condutores.

ANÁLISE DE DADOS E RESULTADOS

Na primeira parte da experiência realizamos alguns cálculos para a determinação da corrente máxima dos devidos circuitos na tabela 1, onde estão apresentados os valores de cada resistor com a devida incerteza e a potência já estabelecida. Após o cálculo da corrente utilizamos uma fórmula específica para o cálculo da incerteza de cada corrente em seu respectivo resistor e nesta adotamos somente a incerteza da resistência, pois visto que como não há a apresentação da incerteza da potência consideramos que a mesma é pequena demais e a descartamos. As fórmulas utilizadas para o cálculo da corrente (a) e de sua incerteza (b) estão descritas abaixo:

1. P = R. I2

1. σI / I = √{1/2(σR/R)2}

[pic 1][pic 2][pic 3]

Tabela 1: Valores de corrente máxima para os resistores usados nos circuitos

Valor (Ω)	Potência Máx (W)	Corrente Máx (A)	Incerteza Corrente (A)
1,00 ± 0,05	5	2,24	0,06
47 ± 3	10	0,46	0,01
100 ± 5	10	0,32	0,01
(6,8 ± 0,1) M	0,25	1,92x10-4	0,01x10-4

Nesta próxima parte, anotamos os valores das resistências dos resistores que foram apontados por um multímetro ligado na função “Ohmímetro”. Este experimento foi realizado para três resistores fornecidos. Foram escolhidos para o cálculo da incerteza do equipamento, os fundos de escala disponíveis no manual do aparelho e que estão distribuídos na Tabela 2. A figura a seguir demonstra o procedimento empenhado.