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Experimento abordando a lei de ohms.
Tipologia: Notas de estudo
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Podendo ser definida como a ´area da F´ısica que estuda a rela¸c˜ao entre a eletricidade e o magnetismo a teoria do eletromagnetismo foi unificada e aprimorada pelo f´ısico e matem´atico James Clerk Maxwell, tendo como base a descoberta (validada por estudiosos anteriores) de que um campo el´etrico ´e resultado de uma varia¸c˜ao do fluxo magn´etico, assim como o campo magn´etico pode ser gerado a partir de corrente el´etrica, comprovando assim sua rela¸c˜ao. A diferen¸ca de potencial el´etrico (tens˜ao) de um corpo pode ser definida como “a energia potencial por unidade de carga”, ou seja, trata-se do trabalho necess´ario para deslocar uma carga el´etrica de um ponto de potencial el´etrico menor para um ponto de maior potencial. A tens˜ao pode ser calculada em fun¸c˜ao da for¸ca el´etrica com a seguinte f´ormula:
∆U = W f el · l · q (1)
Onde: Wfel = Trabalho de uma for¸ca el´etrica (Joule) U = Potencial el´etrico (Volt) q = Carga el´etrica (coulomb) Enquanto a corrente el´etrica pode ser definida como o fluxo de carga provocado pela aplica¸c˜ao de uma diferen¸ca de potencial el´etrico. A amperagem de um condutor diz respeito a quantidade de cargas el´etricas que atravessa a sua sec¸c˜ao transversal a cada segundo, podendo ser definida pela equa¸c˜ao:
I =
∆q ∆t
Onde: I = Intensidade da corrente (Ampere = C/s) ∆q = Quantidadedecargas(Coulomb) ∆t = T empototal(segundos) Com uma vis˜ao mais focada nos conceitos de eletricidade o presente experimento visa, por sua vez, observar a ideia de for¸ca conservativa dentro de um circuito fechado, assim como visualizar o v´ınculo existente entre tens˜ao (Volt) e corrente (Ampere).
Observar a aplica¸c˜ao pr´atica dos conceitos b´asicos de eletromagnetismo apresentados na disciplina de F´ısica III.
Para realizar esse experimento foi necess´ario utilizar os seguintes equipamentos: (1) Mult´ımero digital: ´e um equipamento eletrˆonico que mede grandezas el´etricas. O equipa- mento possui fun¸c˜oes como a medi¸c˜ao de tens˜ao cont´ınua, tens˜ao alternada, resistˆencia el´etrica e corrente cont´ınua.
Figura 1: Mult´ımero
Figura 5: Medi¸c˜ao de tens˜ao DC - paralelo
Figura 6: Medi¸c˜ao de corrente em s´erie
Os dados abaixo foram obtidos durante o experimento, de acordo com o procedimento pro- posto. Na primeira parte coletamos os dados de medidas de tens˜ao do mult´ımero e da fonte.
Tabela 1: Medidas de tens˜ao e corrente Numera¸c˜ao Vfonte (V) Vmult´ımero (V) Desvio 1 12,0 12,1 10,0% 2 20,6 20,6 0,0% 3 30,6 30,6 0,0% 4 13,6 13,7 10,0% 5 3,5 3,6 10,0%
Sendo o desvio percentual DP = (V m − V f ) · 100 (3) Na segunda parte do experimento coletamos o dado da rela¸c˜ao entre tens˜ao e corrente e preenchemos a tabela 2: A partir dos dados obtidos na Tabela 2, na coluna Vmult´ımero e Imult´ımero, ´e poss´ıvel obter o gr´afico relacionado tens˜ao e corrento, que est´a localizado na p´agina 4 com o nome Figura 7: Gr´afico 1: Tens˜ao X Corrente. O gr´afico gerado utilizando os valores de tens˜ao e corrente possui uma rela¸c˜ao matem´atica. Nota-se que para casa valor de x, possui um ´unico valor y, logo pode-se dizer que y ´e uma fun¸c˜ao de x. Al´em disso, sabesse que o coeficiente angular de uma reta ´e a declividade dessa reta em rela¸c˜ao ao eixo das abscissas, conhecendo os valores de y e x, obt´em-se o coeficiente atrav´es da tangente θ, onde θ ´e a inclina¸c˜ao da reta e o coeficiente ´e a divis˜ao da varia¸c˜ao de x pela varia¸c˜ao de y. Ramalho, Nicolau, Toledo (2015, p.134) ”O quociente da ddp nos terminais de um resistor pela itensidade de corrente el´etrica que atravessa ´e constante e igual `a resistˆencia el´etrica do resistor” Afim de obter uma precis˜ao maior nos c´alculos, foi realizado o c´alculo da tangente θ para cada valor e depois realizado a m´edia aritm´etica, que anotamos os dados na Tabela 3 localizado na p´agina 5. Portanto, tem-se uma fun¸c˜ao afim: F (x) = (ax + b) (4)
Tabela 2: Medidas de tens˜ao e corrente Vfonte (V) Vmult´ımero (V) Ifonte (A) Imult´ımero (A) 3,5 3,6 0,02 0, 5 5,1 0,04 0, 6,7 6,8 0,06 0, 4,4 4,5 0,03 0, 7,2 7,3 0,06 0,
Figura 7: Gr´afico 1: Tens˜ao X Corrente
Onde, a = 93,98 e b = 0. Logo, ´e chamado de Lei de Ohm (1) Quando o coeficiente angular da reta (resistˆencia) ´e constante.
V = R · i (5) Portanto, quando se tem um gr´afico de uma reta passando pela origem, a constante ´e a resistˆencia do resistor. Utilizando a rela¸c˜ao inversa das cores, partindo do valor do resistor para cor, temos:
Figura 8: C´odigo de cores dos resistores
Cintia Carreira, Juliana Brum, Lucas Mendes, Mariane Santos, Matheus Campos, Milena Chagas e Pedro Lorenzine igualmente em todo o andamento do experimento laboratorial e desenvolvimento do relat´orio.
HALLIDAY, Fundamentos de F´ısica. Vol. SEARS e ZEMANSKY, F´ısica 3, https://descomplica.com.br/blog/eletromagnetismo-introducao-f
