Corrente Elétrica nos Condutores Metálicos

3º Trabalho Prático
Física Experimental Ciência da Computação
Corrente Elétrica nos Condutores Metálicos
OBJETIVOS
Verificação da existência de corrente elétrica em condutores metálicos. Cálculo de resistência
elétrica e familiarização com instrumentos de medida.
INTRODUÇÃO
Definição de Corrente Elétrica
A corrente elétrica, i, pode ser definida como a quantidade de carga, q, que atravessa
a seção reta de um condutor, por unidade de tempo:
i
dq
dt
(3.1)
Mede-se i, no SI, em ampères, símbolo A, onde 1 ampère = 1 coulomb/segundo.
Os elétrons em um fio (sem fonte de tensão aplicada) estão em movimento caótico.
Quando uma fonte é ligada aos extremos do fio, isto faz surgir um campo elétrico

E . Como as cargas
negativas são impelidas no sentido oposto ao do campo, os elétrons livres existentes no fio serão
impelidos contra o sentido de

E.
Definição de Densidade de Corrente Elétrica
A corrente elétrica, i, por unidade de área, A (seção reta do condutor), é a densidade
de corrente elétrica, j:
j
i
A
(3.2)
A densidade de corrente mede-se , no SI, em ampères/metro quadrado: A/m².
Atenção: não confundir o A (seção reta do condutor) na expressão de densidade de
corrente, com o A que é o símbolo de ampère.
Definição de Resistência Elétrica
Quando se aplica aos extremos de um condutor de comprimento L uma ddp
constante V, tem-se:
E
V
L
(3.3)
Define-se a resistência elétrica, R, de um condutor, como a razão entre a ddp a ele
aplicada, V, e a corrente, i, que o percorre:
R
V
i
(3.4)
A unidade de R, no SI, é o volt/ampère, que recebe o nome de ohm, símbolo .
Temos ainda que a resistividade  (letra grega "rô"), que é uma característica do
material, é dada por:

E
j
(3.5)
A unidade de , no SI, é o m.
Desta forma, a residência elétrica de um material pode ser colocada sob a forma:
E V/L V A


j i/A
i L
L
(3.6)
 R
A

PROCEDIMENTO
a) Material utilizado:
01 voltímetro CC
01 miliamperímetro CC
01 ponte de fio de resistência
01 bateria ou fonte CC
cabos de ligação
01 micrômetro
b) Montagem:
V
fio de resistência
B
A
L
_
bateria
+
mA
c) Descrição do experimento:
1. Monte o circuito, tendo a atenção de observar qual o potencial negativo da fonte (bateria),
para definir o ponto A. O fio AB é de um material de resistividade constante, o que significa que não
varia com a temperatura. Vamos medir a ddp para cada valor de L, considerando V = 0 no ponto A, o
de menor potencial.
2. Para dez valores diferentes de L meça os respectivos valores de V:
V (volt)
L (m)
3. Meça e anote o valor da corrente no fio:
i=
4. Para cada valor de V, calcule a resistência, usando a expressão (3.4):
V (volt)
R ()
5. Usando o micrômetro, meça o diâmetro do "fio de resistência":
d=
QUESTÕES
1.
2.
3.
Faça os gráficos de V x L e R x L.
Faça a regressão linear dos gráficos. Qual o significado de cada um?
Determine ainda o valor do campo elétrico no interior do condutor. É um valor constante?
Justifique.
4.
Determine a densidade de corrente, j, no fio.