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Relatório sobre a Experiência da Lei de Ohm
Tipologia: Teses (TCC)
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Exemplificando então as duas situações temos:
Para obter-se a resistência em resistores, podem ser usadas diferentes
formas: usando o ohmímetro, pela lei de Ohm e com o código de cores.
Os resistores podem também ser usados associados uns aos
outros, tanto em série comom em paralelo. Para obter a resistência
equivalente de 2 resistores associados em série, é usada a expressão
abaixo:
Dispositivos que obedecem a lei de ohm são considerados dispositivos
ôhmicos.
A energia elétrica dissipada, para resistores, é dada pela relação:
A 1ª lei de Ohm determina que a diferença de potencial entre dois
pontos de um resistor é proporcional à corrente elétrica que é estabelecida
nele. Além disso, de acordo com essa lei, a razão entre o potencial elétrico e a
corrente elétrica é sempre constante para resistores ôhmicos.
Assim, temos na Lei de Ohm :
U = R .i
Chamamos de U a tensão elétrica ou o potencial elétrico. Essa grandeza
é escalar e é medida em Volts. A diferença de potencial elétrico entre dois
pontos de um circuito, por sua vez, indica que ali existe uma resistência
elétrica, como mostra a figura:
Figura 1 : Exemplo do comportamento dos dispositivos Ôhmicos e não Ôhmicos
Figura 2: Quando a corrente elétrica passa pelo elemento resistivo R, há uma queda de potencial elétrico.
Quando a corrente elétrica passa pelo elemento resistivo R , há uma
queda de potencial elétrico.
Essa diferença decorre do consumo da energia dos elétrons, uma vez
que essas partículas transferem parte de sua energia aos átomos da rede
cristalina, quando conduzidos por meios que apresentem resistência à sua
condução. O fenômeno que explica tal dissipação de energia é chamado de
efeito Joule.
A figura abaixo mostra o perfil do potencial elétrico antes e após a
passagem da corrente por um elemento resistivo de um circuito elétrico,
observe a queda de energia:
Figura 3: Quando a corrente elétrica é conduzida em um corpo com resistência elétrica, parte de sua
energia é dissipada_._
A corrente elétrica
i mede o fluxo de cargas pelo corpo em Ampères, ou
em C/s. A corrente elétrica é diretamente proporcional à resistência elétrica
dos corpos: quanto maior a resistência elétrica de um corpo, menor será a
corrente elétrica a atravessá-lo.
A resistência elétrica R é uma propriedade do corpo que é percorrido
por uma corrente elétrica. Essa propriedade depende de fatores geométricos ,
como o comprimento ou a área transversal do corpo, mas também depende
de uma grandeza chamada de resistividade. Tal grandeza relaciona-se
exclusivamente ao material do qual um corpo é formado. A lei que relaciona a
resistência elétrica a essas grandezas é conhecida como segunda lei de Ohm.
A segunda lei de Ohm é mostrada na equação abaixo:
Analisando o gráfico mostrado acima, vemos que a resistência elétrica
pode ser entendida como a inclinação da reta, dada pela tangente do ângulo θ.
Como sabemos, a tangente é definida como a razão entre os catetos oposto e
adjacente e, portanto, pode ser calculada com a fórmula
R = U .i , no caso em
que as resistências são ôhmicas.
Por meio da lei de Ohm, é possível determinar a potência elétrica que é
dissipada por um resistor. Tal dissipação de energia ocorre em razão do efeito
Joule, por isso, ao calcularmos a potência dissipada, estamos determinando a
quantidade de energia elétrica que um resistor é capaz de converter em calor,
a cada segundo.
As fórmulas que podem ser usadas para calcular a potência elétrica são
mostradas abaixo:
∆ t
P = U .i
P = R. i
2
2
Onde:
P – Potência elétrica (W)
Δt – Intervalo de tempo (s)
R – Resistência (Ω)
i
U – Potencial elétrico (V)
Resistores são elementos cuja principal finalidade é a geração
de calor mediante a passagem de corrente elétrica. A resistência elétrica, por
sua vez, diz respeito à característica dos resistores, que faz com que eles
ofereçam resistência à movimentação de cargas em seu interior.
Foto 1: um resistor
Quando um resistor apresenta resistência elétrica constante, para
quaisquer valores de potencial elétrico que for aplicado entre os seus terminais,
dizemos que se trata de um resistor ôhmico.
Resistência equivalente é um recurso utilizado
para simplificar circuitos elétricos formados por associações de resistores ,
ou até mesmo para obtermos resistências elétricas diferentes daquelas que
dispomos. Quando calculamos a resistência equivalente buscamos encontrar
qual é a resistência de um único resistor que equivale à resistência do
conjunto de resistores.
Associação de resistores é o circuito elétrico formado por dois ou mais
elementos de resistência elétrica ôhmica (constante), ligados em série,
paralelo ou ainda, em uma associação mista. Quando ligados em série, os
resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica, quando em paralelo,
o potencial elétrico é igual para os resistores associados.
Quando ligados em série, os resistores são percorridos pela mesma
corrente elétrica. Na ligação em série, todos os elementos ligados estão
conectados no mesmo ramo do circuito, de modo que o terminal de um dos
resistores está diretamente ligado ao terminal do próximo resistor. A figura a
seguir mostra como é feita uma ligação em série e como essa ligação é
representada:
Figura 8: Na associação em paralelo, a corrente elétrica é dividida entre os diferentes ramos do circuito.
A associação em paralelo é obtida quando os resistores são ligados de
modo que a corrente elétrica divide-se ao passar por eles. Nesse tipo de
associação, a resistência elétrica equivalente será sempre menor do que a
menor das resistências.
Para calcularmos a resistência equivalente na associação de resistores
em paralelo, fazemos a soma do inverso das resistências individuais:
EQ
1
2
3
N
Para o caso em que se deseja calcular a resistência de somente
dois resistores em paralelo, é possível fazê-lo por meio do produto pela soma
das resistências individuais.
EQ
1 R 2
1
2
Outro caso específico, é aquele em que N resistores idênticos
encontram-se ligados em paralelo. Nesse caso, para calcularmos a
resistência equivalente do circuito, basta que se divida o valor da resistência
individual pelo número de resistores:
EQ
Figura 9: Soma de resistores em paralelo
Na associação mista de resistores, pode
haver tanto ligações em série quanto ligações em paralelo. Observe a
figura a seguir, é possível ver diversos resistores ligados em série, conectados
a dois resistores que estão ligados em paralelo entre si:
Foto 2: Associação mista de resistores
Para solucioná-la, é necessário que se resolva separadamente , os
resistores que encontram-se ligados em paralelo e os resistores que
encontram-se ligados em série.
Para obter-se a resistência elétrica a partir dos dados da tabela 1
utiliza-se a fórmula:
i
A medida da resistência do resistor no multímetro é de R = 2,2 K Ω ,
com esse resultado pode-se dizer que o resistor é ôhmico, uma vez que
valida a lei de ohm, em que a resistência é constante, independente da
variação da ddp (V) e da corrente (i).
A tabela 2 mostra a variação da tensão e da corrente com o LED.
ddp ±
i± 0,01(mA)
Tabela 2 diferença de potencial (V), ou tensão, em função da corrente (i), com a variação da
tensão através do potenciômetro com o LED
Gráfico 1 Gráfico de tensão x corrente
Gráfico 2: Gráfico de tensão x corrente com os dados da tabela 2
Através do experimento realizado, pode-se concluir que os dados
obtidos se aproximam dos dados esperados, uma vez que, a resistência
medida é próxima da esperada.Observa-se que a melhor maneira de medir
tensão com um voltímetro é em paralelo e corrente elétrica com um
amperímetro é em série e que resistores devem ser medidos fora do circuito.
Ao aumentar o potencial elétrico o brilho do led foi diminuindo, assim sendo
caracterizado ôhmico, uma vez que, pode-se observar que quanto maior o
potencial elétrico, maior será a corrente que irá passar através do circuito
construído com o led, obedecendo assim a lei de Ohm. No gráfico 2 podemos
também observar que a dispersão dos pontos em relação a reta foi mínima, e
está dentro dos padrões para erros em experimentos em laboratórios
TIPLER, A. Paul. MOSCA, Gene. Física para cientistas e engenheiros. Vol 3.
HALLIDAY, R. RESNICK, e J. WALKER, Fundamentos de Física, LTC, Rio
de Janeiro, vol. 3, 8a. Ed. (2008)
