Fatores que interferem na resistência elétrica

Fatores que interferem na resistência elétrica
Experimento cadastrado por Douglas Bastos em 18/10/2012
Classificação
•••••
(baseado em 1 avaliações)
Total de exibições: 78 (até 25/10/2012)
Palavras-chave: Física, eletricidade, resistência, grafite
Onde encontrar o material?
em casa
Quanto custa o material?
entre 10 e 25 reais
Tempo de apresentação
até 30 minutos
Dificuldade
fácil
Segurança
requer cuidados básicos
Introdução
A resistência elétrica oferecida por um fio condutor limita o fluxo de cargas elétricas (ou corrente elétrica) que passam nesse
fio, quando ele é ligado a uma determinada fonte de tensão. Assim, fios que oferecem diferentes valores de resistência
permitem a passagem de diferentes valores de corrente elétrica, quando submetidos à mesma tensão elétrica. Mas, que
fatores determinam a resistência elétrica de um fio condutor cilíndrico? Descubra nessa atividade.
Materiais necessários
1 Fonte de tensão regulável
1 Lâmpada para 12V e 21W
1 Grafite 0,5 mm 2B
1 Grafite 0,7 mm 2B
1 Grafite 0,9 mm 2B
2 Grafites 2,0 mm 2B
1 segmento de fio de cobre de 1,0 mm
Fios de ligação
Jacarés
Materiais.
Materiais.
Materiais.
Passo 1
Fios grossos, fios finos e resistência elétrica
Nas ciências, distinguimos fios mais grossos dos mais finos a partir de duas medidas relacionadas: o diâmetro do fio ou sua
área de seção reta. Essas medidas seguem apresentadas na Figura 1 a seguir.
Para investigar a influência do diâmetro ou da área de seção reta de um fio condutor sobre sua resistência elétrica, montamos
um circuito simples composto por um grafite e uma lâmpada de lanterna ligados em série com uma fonte de tensão regulável.
Primeiramente, conectamos a lâmpada diretamente à fonte de tensão ligada, inicialmente, na tensão zero. Depois,
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aumentamos lenta e gradativamente a tensão até que a lâmpada apresente um brilho razoável, mas não excessivamente
intenso. Por fim, inserimos o grafite em série com a lâmpada, como mostra a Figura 2 a seguir.
Utilizamos grafites com diâmetros 0,5 mm 2B, 0,7 mm 2B e 0,9 mm 2B de mesmo comprimento para avaliar eventuais
mudanças da resistência apenas devido à diferença no diâmetro. É importante que os grafites sejam do mesmo tipo (no nosso
caso usamos 2B) e que tenham sido produzidos por um mesmo fabricante. Dessa forma, garantimos o mesmo padrão para os
grafites utilizados.
Inserimos alternadamente os grafites em série com a lâmpada.
Observe as fotografias abaixo. Elas indicam os valores de tensão e corrente elétrica para cada grafite. Além disso, observe
também o brilho da lâmpada em cada montagem. Você é capaz de identificar qual dos grafitos introduziu no circuito maior
resistência elétrica?
Utilize a relação R= V/I senão conseguir perceber diferenças significativas no brilho da lâmpada.
Figura 1 Distinção
entre fios
finos e fios
grossos.
Figura 2 Montagem do
circuito com
um grafite em
série com a
lâmpada.
Valores de
tensão e
corrente
elétrica para
o grafite 0,5
mm.
Brilho da
lâmpada
quando em
série com o
grafite 0,5
mm.
Valores de
tensão e
corrente
elétrica para
o grafite 0,7
mm.
Brilho da
lâmpada
quando em
série com o
grafite 0,7
mm.
Valores de
tensão e
corrente
elétrica para
o grafite 0,9
mm.
Brilho da
lâmpada
quando em
série com o
grafite 0,9
mm.
Passo 2
Influência do comprimento sobre a resistência elétrica
Nesse passo utilizamos dois grafites 2,0 mm 2B, sendo que um deles deve possuir maior comprimento que o outro. Para isso,
cortamos um dos grafites pela metade. Sendo os grafites do mesmo tipo (2B), de mesma espessura e do mesmo fabricante,
avaliaremos a influência do comprimento na resistência elétrica. Novamente, inserimos alternadamente os grafites em série à
lâmpada.
Observe as fotografias abaixo. Elas indicam os valores de tensão e corrente elétrica para cada grafite. Além disso, observe
também o brilho da lâmpada em cada montagem. Você é capaz de identificar qual deles possui maior resistência elétrica?
Utilize a relação R= V/I senão conseguir perceber diferenças significativas no brilho da lâmpada.
Valores de tensão e corrente elétrica
para o grafite de menor comprimento.
Brilho da lâmpada quando em série
com o grafite de menor comprimento.
Valores de tensão e corrente elétrica
para o grafite de maior comprimento.
Brilho da lâmpada quando em série
com o grafite de maior comprimento.
Passo 3
Influência do material sobre a resistência elétrica
Nesse passo utilizamos o grafite 0,9 mm 2B e o segmento de fio de cobre de 1,0 mm. O comprimento e o diâmetro de ambos
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devem ser iguais para que uma eventual alteração na resistência elétrica possa ser associada apenas à diferença dos
materiais que constituem cada fio. Para que os dois fios apresentasse o mesmo diâmetro, cortamos o fio de cobre com o
mesmo comprimento do grafite e depois desbastamos o fio de cobre com uma lixa reduzir aos poucos sua espessura até que
ela atinge os 0,9 mm.
Feito isso, inserimos alternadamente os fios de cobre e grafite em série com a lâmpada.
Observe as fotografias abaixo. Elas indicam os valores de tensão e corrente elétrica para cada grafite. Além disso, observe
também o brilho da lâmpada em cada montagem. Você é capaz de identificar qual deles possui maior resistência elétrica?
Utilize a relação R= V/I senão conseguir perceber diferenças significativas no brilho da lâmpada.
Valores de tensão e corrente elétrica
para o grafite.
Brilho da lâmpada quando em série
com o grafite.
Valores de tensão e corrente elétrica
para o fio de cobre.
Brilho da lâmpada quando em série
com o fio de cobre.
Passo 4
O que acontece
A resistência elétrica de um condutor cilíndrico depende dos seguintes fatores: comprimento, diâmetro ou área de seção reta e
a resistividade que depende do material que constitui o condutor. Condutores elétricos diferentes possuem resistividades
diferentes. Um material com baixa resistividade produz um condutor de baixa resistência elétrica. Já quanto ao comprimento do
condutor elétrico, quanto maior o caminho a ser percorrido pelo fluxo de cargas elétricas, maior será a resistência oferecida
pelo condutor. Por fim, em relação à área de seção, pode-se dizer que o aumento dessa área facilita a mobilidade das cargas
elétricas devido ao maior “espaço” possível para esse movimento. Portanto, o condutor oferece menor resistência elétrica à
passagem de corrente elétrica quando possui maior área de seção reta.
Dessa forma, podemos relacionar esses fatores com a resistência por relação de proporcionalidade em que a mesma é
diretamente proporcional à resistividade e ao comprimento do fio condutor e inversamente proporcional à espessura do fio.
Chega-se, portanto, à relação matemática a seguir: R=(?.l)/A
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