Resistividade

Vers. 1.0 2016/03/30
Biofísica
P5: Resistividade
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1. Objectivos
• Medir valores de diferenças de potencial (ddp) e de intensidades de corrente.
• Verificar experimentalmente a importância da existência de transportadores de carga
na resistividade elétrica de uma solução.
• Identificar as dificuldades inerentes à medição da resistividade elétrica de uma
solução.
2. Introdução
A resistência elétrica de uma amostra pode ser determinada experimentalmente
recorrendo à lei de Ohm:
R=
V
i
Se sujeitarmos a amostra a uma diferença de potencial V, irá fluir através desta uma
corrente elétrica com intensidade i. Temos então apenas de medir a diferença de potencial
imposta e a intensidade da corrente que está a fluir. Para tal alimentamos a resistência com
uma fonte de tensão, intercalamos em série com a resistência um amperímetro e em
paralelo um voltímetro.
Figura 1 – circuito de medição de resistência pela lei de Ohm
Dividindo as duas quantidades medidas de acordo com (1), teremos a resistência da
amostra.
No entanto, se a resistência da amostra for comparável à resistência dos fios condutores
(Rfio) então o circuito será:
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Figura 2 – circuito real de medição de resistência pela lei de Ohm
Ou seja, os fios de contacto com a amostra têm impacto na exatidão da medição. Lord
Kelvin propôs para estes casos o método dos 4 elétrodos. Com este método é retirada a
influência dos fios na medição da resistência da amostra. A ideia é medir a diferença de
potencial no interior da amostra. Isso implica que em vez de medir a resistência da
substância, mede-se a sua resistividade.
O circuito fica então:
Figura 3 – aparato experimental pelo método dos 4 elétrodos
em que “s” é a distância entre os elétrodos e “e” é a espessura da amostra.
Quando a espessura da amostra é muito maior que a distância entre os elétrodos (e>>s),
é possível mostrar que a resistividade ρ da amostra será dada por:
ρ = 2π s
V
i
3. Actividade experimental
3.1 Material necessário
1 multímetro, 1 GLX explorer, 1 fonte de tensão, suporte de 4 elétrodos metálicos dispostos
em linha e equidistantes, fios de ligação, crocodilos, suporte, proveta graduada, régua,
craveira, recipientes de plástico, amostras líquidas.
3.2 Procedimento
3.2.1 Montagem do circuito
Realize a montagem do aparato seguindo as instruções abaixo:
1. Verifique a montagem representada na figura 3.
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2. Ligue os terminais da fonte de tensão aos elétrodos internos. O lado positivo da fonte
corresponde ao terminal vermelho e o lado negativo ao terminal preto.
3. Ajuste a diferença de potencial (ddp) da fonte para 10 V utilizando o multímetro na
função de voltímetro.
4. Ligue o amperímetro e o voltímetro ao circuito.
5. Meça a ddp e a intensidade da corrente com os elétrodos no ar.
3.2.2 Preparação do recipiente
1. Meça 8 ml de água desmineralizada com a proveta graduada.
2. Despeje a água no recipiente quadrangular.
3. Meça a altura de água com a régua.
3.2.3 Contacto com o líquido
Deve demorar no máximo 1 minuto na seguinte sequência:
1. Aproxime lentamente os 4 elétrodos da superfície líquida.
2. Utilize a mola para os ajuste finos de distância.
3. Certifique-se que apenas as pontas dos elétrodos estão em contacto com o líquido.
4. Após o ajuste do contacto deve proceder a uma leitura simultânea da ddp e da
intensidade da corrente.
5. Repita a medição um mínimo de 3 vezes.
6. Afaste os elétrodos do líquido.
4. Análise dos resultados
Com base nos resultados experimentais responda às seguintes questões:
1. Como é que a resistividade varia com os líquidos testados?
2. Será que a presença de eletrólitos está de alguma forma relacionada com a variação
anterior? Como?
3. O que acontece aos portadores de carga quando atingem os elétrodos?
4. Com base nos resultados experimentais, a água desmineralizada é um bom condutor
elétrico? e a água do mar? Quantas ordens de grandeza é que diferem as suas
resistividades?
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