Circuitos

DIFERENÇA DE POTENCIAL, CORRENTE ELÉTRICA E RESISTORES
Primeiramente gostaríamos de dizer que as práticas de Física II bem como as
de Física I não foram concebidas para acompanhar o que é visto em teoria - apesar de
cobrirem o mesmo conteúdo. Desta forma pode parecer estranho trabalharmos em
laboratório temas que só mais tarde serão tratados em teoria (se forem). Sendo
assim, por favor, não estranhem.
Vamos começar relembrando, ou visualizando o que acontece em nosso dia a
dia no mundo mecânico. Ao soltarmos um corpo no ar ele irá cair. Eis aqui uma
vantagem do mundo mecânico macroscópico: conseguimos visualizar os fenômenos e
mudar de maneira relativamente fácil, as condições em que ocorre: mudar o tamanho,
forma, cor e massa do corpo; soltá-lo na água, óleo ou ar; realizar a experiência em
BH, La Paz, Rio, etc.
Em se tratando de fenômenos ligados à eletricidade, temos situações análogas,
daí podermos fazer algumas analogias para melhor compreendermos o que
observamos, mas não que as explicações sejam as mesmas.
Enquanto na mecânica soltamos um corpo de massa m, estaremos agora
movimentando corpos com carga q; se antes a terra atraía (exercia força) os corpos,
teremos agora “máquinas” ou “equipamentos” que farão as cargas se movimentarem –
basicamente: geradores, baterias, pilhas (chamadas de fontes, força
eletromotriz ou eletromotância) -; os meios onde as cargas se movimentam
também serão variados, só que as cargas, na maioria das vezes, estão no próprio
corpo, e não originárias das fontes (como poderíamos supor, apesar do nome). Ao
movimento das cargas dá-se o nome de corrente elétrica (unidade Ampère (A),
notação i); à dificuldade oferecida pelo meio ao movimento de cargas dá-se o nome de
resistência elétrica (unidade Ohm (Ω), notação R). Vejamos o básico: o que as fontes
fornecem ou produzem, é o que chamamos de diferença de potencial elétrico (unidade
Volt(V), notação V), ddp, entre dois pontos – como nas tomadas de nossas casas. E
o interessante é que com o material adequado (fios), conseguimos “transportar” esta
ddp para longe das pilhas ou baterias. ATENÇÃO: NA PRÓXIMA AULA
ESTUDAREMOS OS FIOS DE LIGAÇÃO.
Há um equipamento que pode medir esta ddp: voltímetro ou multímetro. As
fontes de tensão são representadas pelo símbolo (o traço maior representa o pólo
positivo e o menor o pólo negativo)
Os traços paralelos representam os pólos positivo (maior) e negativo (menor) e
assumiremos que o movimento das cargas se dá no sentido do pólo positivo para o
negativo. A tensão (ou ddp) fornecida por uma fonte pode ser constante ou variar no
tempo (diz-se alternada). Em nossos experimentos trabalharemos com tensão
constante (ou contínua). Sendo assim, ao utilizar o multímetro, certifique-se que está
trabalhando corretamente.
MATERIAL
1)
2)
3)
4)
fonte
multímetros
resistores
fios
PROCEDIMENTO
Tente montar o circuito abaixo com a fonte desligada. O retângulo representa
um resistor e os círculos os multímetros. Ajuste os multímetros para medir tensão
(escala de 2V) e corrente (escala de 200mA) contínuas; faça inicialmente a montagem
com o resistor de 47Ω e depois com o de 100 e 220 Ω (Atenção: ao montar
verifique a polaridade dos equipamentos)
A
V
Ligue a fonte e ajuste a tensão para diferentes valores preenchendo a tabela.
V(V)
i(A)-47
V/i-47
i(A)-100
V/i-100
i(A)-220
V/i-220
0,5
1,0
1,5
2,0
Faça um gráfico V x i, no mesmo papel, para os dois resistores. A que
conclusões é possível chegar?Se nunca fez um gráfico eis algumas dicas:
1) A grandeza que aparece primeiro será o eixo vertical;
2) Será necessário trabalhar com uma escala arbitrária e regra de três;
3) As escalas devem ser tais que os valores medidos “ocupem” quase
todo eixo;
4) Não é necessário escrever os valores medidos sobre a escala (eixo);
5) Ao par de valores associados, assinalamos no gráfico o ponto de
encontro de duas linhas paralelas aos eixos dos gráficos, que
passam pelos valores experimentais assinalados nos eixos
Repita o experimento, para a seguinte montagem, com a fonte ajustada para 2
V (você terá de conectar o voltímetro entre cada resistor e anotar os valores lidos).
A
V
i=
V(100) =
=
V(47) =
V(100)/i =
V(220) =
V(47)/i =
V(100)+V(47)+V(220)
V(220)/i =
A ligação seqüencial de elementos em um circuito chamamos ligação em
série, a corrente elétrica é a mesma em cada elemento. Aproveite e calcule também:
(ΣV)/i =
Podemos efetuar também outro tipo de conexão com os resistores chamada de
ligação em paralelo. Faça a montagem abaixo (ajuste a fonte para 2V) e anote os
valores de VT e iT e calcule VT/iT
V
A
VT =
iT =
VT/iT =
Meça a ddp e a corrente em um dos resistores (100 Ω) e compare com o
obtido quando feitas as medidas com apenas ele ligado ao circuito. Qual o
valor que você espera encontrar para a corrente nos outros resistores? Faça a
soma das correntes e compare com iT.