Física Geral - Aula Prática: MEDIDAS ELÉTRICAS

INTRODUÇÃO

Quando os terminais de um condutor elétrico são submetidos a uma diferença de potencial elétrico (d.d.p.), verifica-se através do mesmo um movimento ordenado de cargas elétricas, o qual denominamos corrente elétrica.

Os condutores elétricos que estamos acostumados a ver são geralmente metálicos, no estado sólido. Os mais comuns são de cobre ou de alumínio. Entretanto, convém ressaltar que muitos outros materiais são utilizados com essa finalidade e não necessariamente sólidos.

Nesta etapa estaremos estudando alguns casos particulares em que a corrente elétrica se caracteriza como o principal fenômeno, do qual várias características podem ser destacadas.

CONCEITOS

A razão entre a quantidade de carga elétrica que passa por uma secção transversal de um condutor e o intervalo de tempo considerado é denominada Intensidade média de Corrente Elétrica e é indicada por:

Considerando um condutor elétrico no qual se tem a intensidade de corrente elétrica i, devido à uma d.d.p. U, o físico alemão George Simon Ohm (1787 – 1854), definiu a grandeza física denominada RESISTÊNCIA ELÉTRICA ( R ) pela razão:

Desta forma, pode-se escrever a lei matemática U = R . i, conhecida por Lei de Ohm.

Os condutores elétricos que obedecem à essa lei, possuem a resistência elétrica constante e são denominados Condutores ôhmicos. Os condutores que não obedecem à essa lei não possuem a resistência elétrica constante e são denominados Condutores não ôhmicos.

UNINOVE – Centro Universitário Nove de JulhoCentro de Ensino Tecnológico e de Formação Específica

Tecnologia em Radiologia Médica

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Condutores ôhmicos. Condutores não ôhmicos.

Os condutores elétricos que transformam a energia elétrica “que por eles passa”

exclusivamente em energia térmica são denominados Resistores.

Esse efeito de transformação de Energia Elétrica em energia Térmica é conhecido por EFEITO JOULE, em homenagem ao físico britânico James Prescott Joule (1818 –1889)

Os resistores são largamente utilizados em nosso cotidiano, como por exemplo, nas Torneiras Elétricas, Lâmpadas Incandescentes, Churrasqueiras Elétricas, etc.

A representação gráfica comum de um resistor é , porém, segundo a ABNT

(Associação Brasileira de Normas Técnicas), a representação gráfica de um resistor é

Os resistores com os quais trabalharemos são praticamente resistores ôhmicos, portanto, obedecem à Lei de Ohm.

Por questões de simplicidade, alguns resistores têm sua resistência elétrica indicada por meio de um código de cores. A tabela seguinte servirá de roteiro para que possamos conhecer as resistências elétricas dos resistores a serem utilizados.

Obs: A MEDIDA É DADA EM OHMS ( )

U

i

0 i1 i2 i3

U3

U2

U1

U

i

0 i1 i2 i3

U3

U2

U1

R

R

COR ALGARISMO

Preto 0Marrom 1

Vermelho 2Laranja 3Amarelo 4

Verde 5Azul 6

Violeta 7Cinza 8

Branco 9

ERRO PERCENTUAL (TOLERÂNCIA)CÔR ERRO PERCENTUAL

Ouro 5%Prata 10%

SEM CÔR 20%

Expoente da potência de dez

Dezena do fator que multiplica a potência de dez

Unidade do fator que multiplica a potência de dez

Porcentagem de erro

A medida da resistência elétrica é indicada por um fator com dois algarismos significativos, o qual multiplica uma potência de dez.

O primeiro algarismo da esquerda para a direita, relativo a uma faixa colorida constante no código de cores tabelado anteriormente, corresponde à dezena do fator multiplicativo. O segundo algarismo corresponde à unidade desse mesmo fator e o terceiro algarismo corresponde ao expoente da potência de dez mencionada.

Ocorrem casos em que existe uma quarta faixa. Esta corresponde ao erro percentual relativo. Se eventualmente esta faixa não existir, considera-se que a medida indicada está acompanhada de um erro de até 20%.

Ex:

Neste caso a resistência elétrica é R = 37 . 102 10% ou R = 3,7 k 10%

Também é possível determinarmos a medida da resistência elétrica de um condutor ou de um resistor, utilizando um instrumento de medida para essa finalidade, conhecido por ohmímetro.

NOTA: Alguns ohmímetros, antes de serem utilizados, devem ser zerados. Para tanto colocamos seus terminais de conexão em curto circuito. Isto é feito encostando-se as pontas de prova uma à outra. Outros ohmímetros não apresentam a possibilidade de serem zerados, portanto, se o instrumento apresenta algum valor assinalado no visor antes de sua utilização, o mesmo deve ser compensado na medida obtida.

Para podermos utilizar associações de resistores em circuitos elétricos é necessário que conheçamos todas as possibilidades existentes e dentre elas eleger a(s) mais conveniente(s) para o nosso caso.

Tem-se a possibilidade de uma Associação em Série, de uma Associação em Paralelo ou de uma Associação Mista, ou seja, uma associação onde alguns resistores estão associados em série entre si e estes, por sua vez, em paralelo com outros, ou vice-versa.

Determinar a Resistência Equivalente de uma associação de resistores significa determinar a Resistência Elétrica de um resistor cujo efeito no circuito é o mesmo produzido pela associação.

Para determinar a Resistência Equivalente é necessário que tenhamos os conceitos destacados na experiência anterior.

vermelho

laranja

violeta

prata

Laranja 3

Violeta 7

Vermelho 2

Prata 10%

ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM SÉRIE

Dois ou mais resistores estão associados em série entre si, quando por eles passa a mesma corrente elétrica.

ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM PARALELO

P R O C E D I M E N T O E X P E R I M E N T A L

PARTE 1

OBJETIVOS:

1. Reconhecer um resistor.2. Saber determinar a resistência elétrica de um resistor utilizando o código de cores.3. Reconhecer um multímetro e operar o instrumento como ohmímetro.4. Determinar a resistência equivalente de uma associação em série e em paralelo.

MATERIAL:

1. Resistores diversos.2. Painel Acrílico ou Pront-o-labor (Matriz de Contato).3. Multímetro digital.4. Fios para conexões.

PROCEDIMENTO:

1. Utilizando-se do código de cores, ler as resistências elétricas dos resistores R1, R2, e R3.

R1 = ( )____ R2 = ( )____ R3 = ( )____

2. Utilizando-se do ohmímetro, medir as resistências elétricas dos resistores R1, R2 e R3.

R1 = ( )____ R2 = ( )____ R3 = ( )____

R1 R2 R3

A B = R1 + R2 + R3 + ... + Rn

A B

R1

R3

R2

3. Associar os resistores R1, R2 e R3 em série entre si e determinar a resistência elétrica equivalente à associação:

a. Utilizando as medidas do item 1.

b. Utilizando as medidas do item 2.

4. Utilizando-se do ohmímetro, medir a resistência elétrica entre os terminais livres dos resistores R1 a R3.

5. Compare os resultados obtidos nos itens 3 e 4 e justifique as possíveis diferenças.

6. Repetir os ítens 3, 4 e 5 com os resistores associados em paralelo.

PARTE 2

OBJETIVOS:

1. Operar o multímetro voltímetro e amperímetro.2. Determinar a tensão e a corrente em um circuito de resistores em série e em

paralelo.3. Verificar o comportamento de um resistor ôhmico.

MATERIAL:

1. Resistores diversos.2. Painel Acrílico ou Pront-o-labor (Matriz de Contato).3. Multímetro digital.4. Fios para conexões.5. Fonte de corrente contínua.

PROCEDIMENTO:

1. Regular a fonte para uma tensão de 5 V utilizando o voltímetro.

Observação: Medida de tensão - Voltímetro em ParaleloMedida de corrente - Amperímetro em série

Req. = ( )____

Req. = ( )____

Req. = ( )____

2. Associar os resistores R1, R2 e R3 em série entre si e determinar a tensão e a corrente em cada um.

T1 = ( )____ T2 = ( )____ T3 = ( )____

i1 = ( )____ i2 = ( )____ i3 = ( )____

3. Associar os resistores R1, R2 e R3 em paralelo entre si e determinar a tensão e a corrente em cada um.

T1 = ( )____ T2 = ( )____ T3 = ( )____

i1 = ( )____ i2 = ( )____ i3 = ( )____

4. Associar os resistores R1, R2 e R3 em série entre si e variar a tensão da fonte. Medir a tensão e a corrente total do circuito cinco vezes.

Tensão Corrente12345

5. Construir um gráfico da tensão x corrente e determinar a resistência total do circuito.

6. Comparar com a resistência equivalente determinada na Parte 1 da experiência.

1. Capa

2. Sumário

3. Resumo ( + ou - 20 linhas)

4. Introdução teórica ( + ou - uma página)

5. Materiais e Métodos

6. Resultados

7. Discussão (entregar gráfico em papel milimetrado)

8. Conclusão

9. Bibliografia