1º Trabalho Prático
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Trabalho Prático 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: ρ = ρ 0 (1 + α ∆ T) ou R = R 0 (1 + α ∆ T) onde: (5.1) ρ → resistividade em Tfinal ρ 0 → resistividade em Tinicial α → 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 (47Ω) 01 ponte de fio 01 bateria ( 1,5 V ) 07 Cabos de ligação 01 microamperímetro de zero central b) Montagem: RX Rp resistor de fio de cobre resistor padrão µA 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 L2 . Seria bom você discutir agora o que se entende por equilíbrio térmico. 6. Preencha a tabela: Temperatura (°C) L1 (cm) L2 (cm) Resistência (Ω) RX QUESTÕES 1. Trace o gráfico R X x Temperatura e faça a regressão linear. 2. Estude a regressão linear e determine o coeficiente α 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 −3 resistividade (10 / ° C ) Platina 3,9 Cobre 4,3 Tungstênio 4,5 Ferro 6,5
