Variação da Resistência com a Temperatura
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Departamento de Física e Química – Curso de Física Laboratório de Competências Experimentais II Variação da Resistência com a Temperatura Objetivos Na maioria dos circuitos elétricos, parte da energia é perdida devido ao aquecimento. Vamos verificar, nesta experiência, como a resistência de um condutor varia com a temperatura, e determinar o coeficiente de temperatura da resistividade do metal. Outro objetivo desta experiência é o de conhecer e trabalhar com o circuito ponte. Introdução Quando um campo elétrico é aplicado a um condutor, a energia é recebida pelos elétrons livres, os quais, através de um número muito grande de interações com a rede cristalina, transferem tal energia à rede. Como a energia cinética a nível molecular é macroscopicamente medida como a temperatura, o fenômeno do aquecimento que se pode constatar é a transferência de energia elétrica perdida no processo. Por outro lado, quando um condutor recebe calor externamente, ocorre transferência deste calor para a rede, gerando aumento na energia cinética a nível molecular. Em qualquer hipótese, ocorrendo aumento de agitação interna no material, haverá um crescimento de sua resistividade. Podemos escrever a lei que rege este fenômeno de duas formas: 0 (1 T) ou (5.1) R R 0 (1 T) onde: resistividade em Tfinal 0 resistividade em Tinicial coeficiente de temperatura da resistividade do material R resistência em Tfinal R 0 resistência em Tinicial T Tfinal Tinicial variação de temperatura sofrida. Observação: nesta experiência trabalharemos com um banho térmico, ou seja, a resistência será aquecida e a energia passará de fora para dentro. Procedimento a) Material utilizado: 01 resistor de fio de cobre 01 termômetro 01 béquer 01 aquecedor elétrico 01 resistor padrão (47) 01 ponte de fio 01 bateria (1,5 V) 07 Cabos de ligação 01 microamperímetro de zero central b) Montagem: R R X resistor de fio de cobre p resistor padrão A L1 L2 + _ c) Descrição do experimento: 1. Monte o circuito indicado. 2. A resistência R X é um resistor de cobre, em forma de bobina. Deverá ser colocado dentro do béquer com água, que deve estar sobre o aquecedor. 3. Coloque o termômetro dentro do béquer, e antes de ligar o aquecedor meça a temperatura inicial da água: Tinicial 4. Também antes de ligar o aquecedor, determine o valor de R 0 . Para isto a ponta móvel do circuito deve estar numa posição tal que o microamperímetro marque o valor zero. O valor de R 0 é obtido pela equação: RX L1 Rp L2 (5.2) R0 5. Ligue o aquecedor durante algum tempo. Então desligue e espere pelo equilíbrio térmico antes de fazer medidas. Se você usar água da torneira, haverá equilíbrio térmico imediato para a primeira medida. Outro bom ponto de equilíbrio térmico é obtido se você usar a água morna que estiver sobre a mesa (usada pela turma anterior), também para a primeira medida. Para cada medida é necessário desligar e esperar o equilíbrio térmico. Toda vez que o valor da leitura do amperímetro for zero, você estará definindo também os valores de L1 e L 2 . Seria bom você discutir agora o que se entende por equilíbrio térmico. 6. Preencha a tabela: Temperatura (C) L1 (cm) L 2 (cm) Resistência () RX Questões 1. Trace o gráfico R X x Temperatura e faça a regressão linear. 2. Estude a regressão linear e determine o coeficiente para o cobre. Mostre antes como se encontra este coeficiente a partir do gráfico feito no item anterior. Compare seu resultado com o valor fornecido em tabelas: Metais típicos coeficiente de temperatura da resistividade (103 / C ) Platina 3,9 Cobre 4,3 Tungstênio 4,5 Ferro 6,5
