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Lei de ohm, pêndulo físico, magnetismo
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: 𝑅 = 𝑅 1 + 𝑅 2 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: 𝑃 =
Onde: 𝑃 – Potência elétrica (W) 𝐸 – Energia (J) 𝛥𝑡 – Intervalo de tempo (s) 𝑅 – Resistência (Ω) 𝑖 – Corrente elétrica (A) 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: 1 𝑅𝐸𝑄
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. 𝑅𝐸𝑄 =
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: 𝑅𝐸𝑄 =
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: 𝑅 =
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 ± 0,01V i± 0,01(mA) 1 0, 2 0, 3 1, 4 2, 5 3, 6 4, 7 4, 8 5, 9 6, 10 7, 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 CONCLUSÃO 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 BIBLIOGRAFIA TIPLER, A. Paul. MOSCA, Gene. Física para cientistas e engenheiros. Vol 3.
