3º Experimento 1ª Parte: Lei de Ohm

3º Experimento
1ª Parte: Lei de Ohm
1. Objetivos:
 Verificar a lei de Ohm.
 Determinar a resistência elétrica através dos valores de tensão e
corrente.
2. Teoria:
No século passado, George Ohm enunciou: “Em um bipolo ôhmico, a
tensão aplicada aos seus terminais é diretamente proporcional à intensidade de
corrente que o atravessa”. Assim sendo, podemos escrever:
V – tensão aplicada (V)
Em que:
R – resistência elétrica (Ω)
V=R.I
I – intensidade de corrente (A)
Levantando, experimentalmente, a curva da tensão em função da corrente
para um bipolo ôhmico, teremos uma característica linear, conforme mostra a
figura 5.1.
FIGURA 5.1 - Curva característica de um bipolo ôhmico
Da característica temos tgα =
∆𝑉
∆𝐼
, de que concluímos que a tangente do
ângulo α representa a resistência elétrica do bipolo, portanto podemos escrever
que tgα = R.
Notamos que o bipolo ôhmico é aquele que segue essa característica
linear, e qualquer outra não linear corresponde a um bipolo não ôhmico.
Para levantar a curva característica de um bipolo, precisamos medir a
intensidade de corrente que o percorre e a tensão aplicada aos seus terminais.
Para isso montamos o circuito da Figura 5.2, em que utilizamos como bipolo o
resistor de 100Ω.
Figura 5.2 - Circuito para levantamento da curva de um bipolo.
O circuito consiste em uma fonte variável, alimentando o resistor. Para
cada valor de tensão ajustado temos um respectivo valor de corrente, e
colocados numa tabela, possibilitam o levantamento da curva, conforme mostra
a Figura 5.3.
V (V)
0
2
4
6
8
10
I (A)
0
20
40
60
80
100
Figura 5.3 – Tabela e curva característica do bipolo ôhmico
Da curva temos:
tgα =
∆𝑉
∆𝐼
10−6
= (100−60)∗10−3 = 100Ω
3. Material Experimental
 Fonte variável (faixa utilizada: 0 – 12V).
 Resistores: 470Ω, 1KΩ, 2,2KΩ e 3,9Ω.
 Multímetro.
 Simbologia
4. Parte Prática
1) Monte o circuito da Figura 5.4
FIGURA 5.4
2) Varie a tensão da fonte conforme o Quadro 5.1. Para cada valor de tensão
ajustada, meça e anote o valor da corrente.
E (V)
0
2
4
6
8
10
12
R = 470Ω
I (mA)
R = 1KΩ
I (mA)
R = 2,2KΩ
I (mA)
R = 3,9Ω.
I (mA)
Quadro 5.1
3) Repita os itens 1 e 2 para os outros valores de resistência, anotados no
Quadro 5.1.
5. Exercícios
1) Com os valores obtidos, levante o gráfico V = f(I) para cada resistor.
2) Determine, por meio do gráfico, o valor de cada resistência, preenchendo
o Quadro5.2.
Valor nominal
Valor
determinado
470Ω
1KΩ
2,2KΩ
3,9Ω.
Quadro 5.2
3) Explique as discrepâncias dos valores nominais.
4) Nos circuitos da Figura 5.5, calcule o valor lido pelos instrumentos.
FIGURA 5.5
5) Determine o valor de resistência elétrica que, quando submetida a uma
tensão de 5V, é percorrida por uma corrente de 200mA.
2ª Parte: Potência Elétrica
1. Objetivos:
 Levantar a curva da potência em função da corrente de um
resistor.
 Observar o efeito Joule.
2. Teoria:
Aplicando uma tensão aos terminais de um resistor, estabelecer-se-á uma
corrente que é o movimento de cargas elétricas por meio deste. O trabalho
realizado pelas cargas elétricas, em um determinado intervalo de tempo, gera
uma energia que é transformada em calor por efeito Joule e é definida como
potência elétrica. Numericamente, a potência elétrica é igual ao produto da
tensão e da corrente, resultado em uma grandeza cuja unidade é o watt (W).
Assim sendo, podemos escrever:
∆𝜏
= 𝑃 = 𝑉 .𝐼
∆𝑡
Em que:
∆𝜏 – Variação de trabalho.
∆𝑡 – Variação de tempo.
P – Potência elétrica
Como múltiplos da unidade de potência, encontramos:
- Quilowatt (KW)
-
1KW = 103 W
- Megawatt (MW)
-
1MW = 106 W
Como submúltiplo mais usual:
- Miliwatt (mW)
1mW = 10−3 W
-
Utilizando a definição de potência elétrica juntamente com a lei de Ohm,
obtemos outras relações usuais:
𝑃 = 𝑉∗𝐼
e
𝑉 = 𝑅∗𝐼
:.
𝑷 = 𝑹 ∗ 𝑰𝟐
Substituindo, temos:
𝑃 = 𝑅∗𝐼∗𝐼
Analogamente:
𝑉
𝐼=𝑅
:.
𝑉
𝑃 =𝑉∗𝑅
:.
𝑷=
𝑽𝟐
𝑹
O efeito térmico, produzido pela geração de potência, é aproveitado por
inúmeros dispositivos, tais como chuveiro elétrico, secador, ferro elétrico,
soldador etc. Esses dispositivos são constituídos basicamente por resistências,
que alimentadas por tensões e, consequentemente, percorridas por correntes
elétrica transformam energia elétrica em térmica.
3. Material Experimental
 Fonte variável (faixa utilizada: 0 – 10V).
 Resistores: 100Ω/1.15W; 100Ω/5W.
 Multímetro.
4. Parte Prática
1) Monte o circuito da Figura 6.1
FIGURA6.1
2) Varie a tensão da fonte conforme o Quadro 6.1. Meça e anote as
respectivas correntes.
V (V)
I (mA)
P
(mW)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Quadro 6.1
3) Troque o resistor por 100Ω/5W. Repita o item 2, preenchendo o Quadro
6.2.
V (V)
I (mA)
P
(mW)
0
1
2
3
4
Quadro 6.2
4) Monte o circuito da Figura 6.2.
5
6
7
8
9
10
FIGURA 6.2
5) Meça a tensão e a corrente em cada resistor, andando no Quadro 6.3.
R (Ω)
V (V)
I (mA)
P (W)
100Ω/1,15W
100Ω/5W
Quadro 6.3
6) Verifique o aquecimento dos dois resistores. Anote o que você observou.
5. Exercícios
1) Calcule as potências dissipadas pelos resistores, preenchendo os
Quadros 6.1, 6.2 e 6.3.
2) Com os dados obtidos construa o gráfico da potência em função da
corrente para cada resistor.
3) Por que o resistor de 100Ω/1,15W, na experiência, aqueceu mais que o
de 100Ω/5W?
4) Um resistor de fio, quando percorrido por uma corrente de 100mA, dissipa
uma potência de 5W. Determine a nova potência quando ele for
submetido a uma tensão igual ao dobro da aplicada.
5) Determine o valor da tensão da fonte para o circuito da Figura 6.3,
sabendo que o resistor encontra-se no limite da sua potência e a leitura
do miliamperímetro é 50mA.
FIGURA 6.3