Exp-02 - Estudo dos bipolos filiformes

Laboratório de Eletricidade
S.J.Troise
Exp. 2 -
Estudo dos bipolos filiformes
2.1
Fundamentos:
O mais comum dos bipolos utilizados é um simples fio. Todo circuito elétrico tem seus componentes interligados por
eles e o material mais comumente empregado é o cobre. Outros materiais são também utilizados, como o alumínio ou uma liga de
níquel e cromo (NiCr) utilizada em resistências de aquecimento (chuveiro, ferro de passar, etc.). Por esta razão é importante que
se conheça as propriedades dos fios condutores.
2.2
Objetivos da experiência:
O objetivo desta experiência é determinar o comportamento da resistência de condutores filiformes em função de suas
dimensões (área de sua secção transversal e comprimento) bem como do material que o constitui. Isto será feito aplicando-se um
potencial V no fio, medindo-se a corrente I que se estabelece. A relação entre 0 potencial e a corrente é a resistência do
condutor filiforme. Esta resistência será determinada para diferentes diâmetros de fios e diferentes comprimentos.
2.3
2.3.1
Procedimento experimental:
Variação da resistência do fio com o comprimento
2.3.1.1 ( ) Monte o circuito abaixo ajustando inicialmente a fonte para fornecer o menor potencial possível (0V). Neste circuito
Rv
é uma resistência de valor
47Ω
cujo objetivo é limitar a corrente no circuito e AB um fio de Níquel-Cromo montado sobre
uma prancha. Utilize neste primeiro procedimento o fio de menor diâmetro.
Figura 2-1
2.3.1.2 ( ) Ligue a fonte e cuidadosamente aumente o potencial por ela fornecida até que a corrente indicada pelo amperímetro
seja próxima de 200mA. Esta corrente deverá ser mantida nesse valor durante toda a experiência.
I = 200 mA = 0,2 A
2.3.1.3 ( ) Meça agora o potencial entre o ponto A e um ponto C interno a AB. Faça medidas variando a distância
valores da tabela abaixo.
L (cm )
V (V )
R=
L
conforme
V
(Ω )
I
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Tabela 2-1
2.3.1.4 ( ) Complete a tabela, calculando o valor da resistência do fio para cada valor de
2.3.1.5 ( ) Faça agora o gráfico de
mostra que
R
L
R = f (L ) . Você deverá obter um comportamento linear, conforme mostrado abaixo, o que
é proporcional a, ou seja, proporcional ao comprimento o fio, ou então:
R∝L
Esta é sua primeira conclusão.
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Equação 2-1
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Figura 2-2
2.3.2
Variação da resistência do fio com a área de sua secção
2.3.2.1 ( ) Você agora vai estudar a variação da resistência com a área da secção do fio. Para isto você utilizará aos quatro fios
existentes na prancha e que apresentam diâmetros diferentes e mesmo comprimento de 1m.
2.3.2.2 ( ) Meça com um micrômetro o diâmetro d desses quatro fios, anotando os resultados na tabela abaixo em ordem
crescente.
d
( mm )
S
( mm 2 )
V
(V)
0,55
0.75
1,00
1,50
I
( mA )
R=
R.S
( Ω . mm 2 )
V
(Ω )
I
200
200
200
200
Tabela 2-2
2.3.2.3 ( ) Lembrando que a área da secção reta do fio é dada por
S=
π .d
4
2
complete a tabela acima.
...
Figura 2-3
2.3.2.4 ( ) Para cada fio de diâmetro diferente ajuste o potencial da fonte para obter uma corrente de 200mA e meça o potencial
correspondente anotando na tabela abaixo os valores obtidos.
2.3.2.5 ( ) Complete a tabela calculando a resistência de cada um dos fios, bem como o produto dessa resistência pela área da
secção do fio.
2.3.2.6 ( ) Você deve estar observando que o produto
R.S
é constante, o que significa que
R
é inversamente proporcional a
S , ou então,
R∝
1
S
Equação 2-2
2.3.2.7 ( ) Observe agora que as duas relações de proporcionalidade acima podem ser colocadas sob a forma de uma única
relação de proporcionalidade, ou seja:
R ∝
L
S
Equação 2-3
2.3.2.8 ( ) Por outro lado, uma relação de proporcionalidade pode ser transformada em uma igualdade, colocando-se uma
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constante de proporcionalidade. Chamando de
ρ
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(rô) essa constante, podemos finalmente escrever:
R=ρ
2.3.2.9 ( ) Esta constante de proporcionalidade
Materiais diferentes têm resistividades diferentes.
2.3.3
ρ
L
S
Equação 2-4
é chamada resistividade e seu valor é um característica da cada material.
Determinação da resistividade
2.3.3.1 ( ) A partir dos resultados acima, você irá determinar agora a resistividade
copie para a tabela abaixo os valores de
R, L
L (m )
e
ρ
do fio de NiCr que foi utilizado. Para isto,
S , fazendo a conversão para as unidades indicadas.
R (Ω)
S (m 2 )
ρ=
R.S
(Ω.m)
L
Tabela 2-3
2.3.3.2 ( ) Calcule agora
R.S
ρ=
L
completando a tabela. Você deve observar que
secção do fio. Esse valor constante é a resistividade do NiCr.
ρ NiCr =
2.4
Ω.m
Relatório:
Siga as instruções contidas no anexo correspondente.
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ρ
é constante, independentemente da