PR - Paraná...Física Básica. Volume único- Nicolau e Toledo. Física Básica - Mecânica - 1a. Edição Alaor S. Chaves e José Francisco de Sampaio Editora LAB, 2007. Gaspar,

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E CULTURA

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS CAMPO MOURÃO

Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física

Disciplina: Atividades Experimentais para o Ensino Fundamental e Médio

Aluno: Danilo Corci Batista

Tema: Uma Sequência Didática para o Movimento Retilíneo Uniforme

Assunto: Mecânica

1. INTRODUÇÃO

Não é difícil encontrarmos corpos que se movimentam com velocidade escalar

constante, como por exemplo: a propagação do som e da Luz para um determinado

meio sempre ocorre com velocidade escalar constante. A maioria dos professores de

Física da 1ª Série do Ensino Médio, não utilizam sequências didáticas para inserir de

forma investigativa os conteúdos a serem estudados. Esse trabalho propõe uma

sequência didática para o movimento retilíneo uniforme (MRU) de forma investigativa,

por meio de uma atividade experimental produzida com materiais de baixo custo. A

aplicação do experimento antes da introdução deste conteúdo possibilita aos alunos

o manuseio do material experimental, o levantamento e teste de hipóteses, e por fim

também proporciona caminhos para que eles tirem as suas devidas conclusões com

base nos resultados.

2. OBJETIVO

Verificar experimentalmente os conceitos básicos sobre velocidade constante e

suas relações com o movimento retilíneo uniforme.


PR

3. MATERIAIS NECESSÁRIOS

Uma base retangular de madeira contendo um furo de diâmetro 3/8 ”, como

mostra a figura 1.

Figura 1: Bloco de Madeira com furo 3/8” no centro.

Uma barra rosqueada de 1m e diâmetro 3/8”, que se pode encontrar em

qualquer deposito de materiais de construção, como mostra a figura 2 abaixo.

Figura 2: Barra rosqueada 3/8”.

Uma arruela lisa de diâmetro 3/8”, que também, pode se encontrar em qualquer

deposito de materiais de construção, como mostra a figura 3 abaixo.

Figura 3: Arruela lisa 3/8”.

4. PROCEDIMENTOS

a) Marque na barra rosqueada intervalos de 10 cm.

Figura 3: Barra rosqueada com intervalos de 10 cm.

b) Encaixe a barra rosqueada no furo da base retangular de madeira (tal base de

madeira pode ser substituída por outra base qualquer desde que mantenha a

barra imóvel) e pronto já está montado o seu experimento, basta agora soltar a

arruela lisa na parte superior da barra rosqueada para observar que esta realiza

um MRU, como mostram as figuras 5 e 6 abaixo.

c) Realização do experimento: Com o auxílio de um cronômetro, solte a arruela

na parte superior da barra rosqueada e observando o momento em que esta

começa a realizar um movimento uniforme escolha uma marca na barra como

Figura 5: Encaixe da barra rosqueada na base

retangular de madeira montagem pronta do

experimento.

Figura 6: Abandono da arruela na parte superior da barra para

observação do MRU.

posição inicial e registre 5 vezes o tempo num percurso de 10 cm, mais 5 vezes

para um percurso de 20 cm e finalmente mais 5 vezes para um percurso de 30

cm. Em seguida faça a média aritmética dos tempos e registre-os na tabela

abaixo, esboçando em seguida o gráfico de espaço X tempo.

TABELA PARA REGISTRO DE DADOS

Espaço

(metros)

Tempo 1

(segundos)

Tempo 2

(segundos)

Tempo 3

(segundos)

Tempo 4

(segundos)

Tempo 5

(segundos)

Tempo

Médio

(segundos)

Velocidade

Média

(cm/s)

10 cm

20 cm

30 cm

FOLHA MILIMETRADA PARA ESBOÇO DO GRÁFICO

4.1 ATIVIDADES PROPOSTAS

1. Quais são as características do Movimento Retilíneo Uniforme e como

podemos classificar tal movimento?

2. Qual é o significado físico da inclinação da reta obtida no gráfico?

3. Qual é a relação existente entre uma equação de reta e a prática desenvolvida?

4. Durante a execução da prática coletamos algumas medidas e com as mesmas

encontramos velocidade média, verificando certamente que pequenas

diferenças entre tais velocidades foram encontradas. À que você atribui essas

diferenças? Existe alguma maneira de diminuí-las? Se sim, qual?

5. REFERÊNCIAS

BARRETO FILHO, B.; SILVA, C. X. Física aula por aula. São Paulo: FTD, 2010,

volume 1.

FUKE, L.F.; KAZUHITO Y. Física para o ensino médio. São Paulo: Saraiva, 2010,

volume 1.

PENTEADO, P. C. M.; TORRES, C. M. A. Física - ciência e tecnologia. São Paulo:

Moderna, 2005, volume 1.

GASPAR, A. Compreendendo a Física, volume 3, Editora Ática , SP , 2010.

HEWITT, P. G. Fundamentos de física conceitual, Editora Bookman, Porto Alegre,

2009.






Aluna: Jardel Santos Cipriano

Tema: MRU

Assunto: Mecânica

1. INTRODUÇÃO

Movimento retilíneo uniforme (MRU) é descrito como um movimento de um

móvel em relação a um referencial, movimento este ao longo de uma reta de forma

uniforme, ou seja, com velocidade constante. Diz-se que o móvel percorreu distâncias

iguais em intervalos de tempo iguais.

2. OBJETIVO

A experiência tem como objetivo representar o movimento retilíneo uniforme.


Mangueira transparente, trena;

Seringa, água, arame, durepoxi;

Óleo, cronômetro;

Base de madeira;

Suco para colorir;

Colher;

Recipiente.


PR

4. PROCEDIMENTOS

A montagem da experiência é bem simples, primeiro acoplamos a mangueira a

base de madeira com arame, em seguida fazemos marcações de 5 em 5 cm (você

pode fazer diferente), na própria base de madeira ou em uma folha e colar. A

realização do experimento consiste em colocar óleo dentro da mangueira que está

acoplado na madeira, depois misturamos água com o suco para colorir em uma

vasilha e sugamos um pouco com a seringa, logo após injetamos o material da seringa

dentro da mangueira de forma a fazer uma bolinha, esta vai começar a descer quando

ela passa pelas marcações começamos há marcar o tempo. Anote o tempo que ela

leva para passar de uma marcação até a outra, eles vão ser aproximadamente iguais,

demonstrando assim o movimento retilíneo uniforme.

FIGURA 1 – Mangueira acoplada a base de madeira com óleoe siringa para injetar agua.


a) Complete a tabela:

Espaço (cm) Tempo (min) Velocidade (cm/min)

5 cm

10 cm

15 cm

20 cm

b) Construa os gráficos:

A) S x T

B) V x T

5. REFERÊNCIAS

Física Básica. Volume único- Nicolau e Toledo.

Física Básica - Mecânica - 1a. Edição Alaor S. Chaves e José Francisco de Sampaio

Editora LAB, 2007.

Gaspar, Alberto. Física: Mecânica. (volume 1) São Paulo: Ática. 2010.

http://www.fisica.ufmg.br/fmecanica/livro_novo.html






Aluna: Danilo Capelari

Tema: Atrito

Assunto: Mecânica

1. INTRODUÇÃO

A maior parte das opiniões a respeito da relação entre a força de atrito e a área

de atrito entre um objeto qualquer e uma superfície é: quanto maior a área de contato,

maior a força de atrito. O experimento consiste em algumas caixas de CD puxadas

por um elástico fino de duas formas: na primeira estão espalhadas como um tapete,

na segunda elas estão empilhadas com uma área de contato com a superfície muito

menor que a primeira. Estamos supondo que a distensão do elástico mede a força

aplicada para vencer a força de atrito.

2. OBJETIVO

Mostrar que não há relação entre a força de atrito que age em um objeto e sua

área de contato com a superfície em que desliza.


4 caixas de CD, elástico fino, régua;

Fita adesiva, lápis, caneta


PR

4. PROCEDIMENTOS

Coloque as 4 caixas de CD sobre a mesa. Prenda o elástico na primeira caixa.

Complete a estrutura, prendendo as caixas de CD uma atrás da outra. Puxe o elástico

até que ele fique esticado, porém não distendido; faça uma marca nele com a caneta.

Esta marca será seu indicador. Ainda na mesma posição, trace uma reta na mesa na

direção do elástico com o lápis e marque, na reta, qual a posição do indicador no

elástico. Deslize a régua sobre a reta até que ela marque zero centímetro na marca

que você fez na mesa. Puxe o elástico até que o conjunto esteja quase se movendo.

Registre o quanto o elástico esticou. Repita mais algumas vezes e faça uma média

dos valores registrados. Descole a última caixa, dobre a segunda sobre a primeira, e

ponha-a sobre as outras duas. Repita o procedimento de medida anterior e compare

os valores das duas medidas.

Figura 1 – caixas dispostas uma atrás da outra com elástico na primeira


a) Faça uma relação entre a “força” aplicada para colocar o conjunto em movimento e

a disposição dos objetos sobre a mesa.

b) Utilizando algum objeto de massa conhecida, procure relacionar a distensão do

elástico com a força em Newons.

c) Quais os possíveis erros que podemos atribuir às medidas realizadas neste

experimento? O que pode ser feito para minimizá-los?

5. REFERÊNCIAS

RAMALHO; NICOLAU; TOLEDO. Os Fundamentos de Física – Mecânica. São Paulo:

Moderna, 2007

http://www2.fisica.ufc.br/agopin/EXPERIMENTOS.pdf

http://www2.fisica.ufc.br/agopin/EXPERIMENTOS.pdf






Aluno: Silvio Marcos Pilatti

Tema: Máquina de Atwood

Assunto: Segunda Lei de Newton

1. INTRODUÇÃO

Esse dispositivo, a máquina de Atwood, foi desenvolvido no século XVIII por

George Atwood, para medir a aceleração da gravidade g. Hoje a usamos para

demonstração das leis da dinâmica. Consiste em dois corpos de massa m1 e m2

presos por uma corda que passa sobre uma roldana.

A aceleração de um objeto depende da força resultante aplicada, e a massa.

Na Máquina de Atwood, a diferença de peso entre as duas massas interligadas pelo

fio, determina a força resultante que age no sistema de ambas as massas.

Se for considerada uma corda sem massa e inelástica, e uma polia ideal sem

massa, estando a corda tensionada é equivalente a força peso em m1 estar sendo

aplicada também em m2, e a força peso em m2 estar sendo aplicada também em


PR

https://pt.wikipedia.org/wiki/Massa

https://pt.wikipedia.org/wiki/Polia

https://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a

https://pt.wikipedia.org/wiki/Peso

m1, disso, usando a Segunda Lei de Newton, pode-se chegar a uma equação para a

aceleração a das massas, como também da aceleração da gravidade g e da tensão

T na corda.

1.1. ESTUDO ANALÍTICO

Massa total do sistema: mt = m1 + m2 (é o resultado da soma das massas dos

elementos do sistema)

Força resultante aplicada no sistema: FR = (m1g – m2g) = gmm )( 21

Aceleração do sistema: gmm

mm

m

Fa

t

R

)(

)(

12

21

Velocidade final do sistema: V2 = 2ah = ghmm

mm

)(

)(2

12

21

Aceleração da gravidade: g = amm

mm

)(

)(

21

12

Tempo para percorrer h: 2

2ath ;

2

2gth

Tensão do fio: T = m2a +m2g ou T = m1a – m1g

2. OBJETIVO

Verificar experimentalmente a 2ª lei de Newton, testando a relação entre força

resultante, massa e aceleração.

https://pt.wikipedia.org/wiki/Segunda_Lei_de_Newton


Uma polia de plástico leve, com eixo e suporte para fixação;

Duas massas de 60g;

Uma massa de 100 g;

Uma massa de 30 g;

Uma massa de 20 g;

1 fio leve e inextensível (linha de pesca) para ser utilizado na polia, em cujas

extremidades possam ser amarradas as massas;

Cronômetro (pode ser do celular);

Trena.

4. PROCEDIMENTOS

a) Faça a montagem da máquina de Atwood como sugere a figura 2, de modo que

as massas fiquem bem conectadas ao fio e o arranjo permaneça contido em um

plano vertical.

b) Pendure as duas massas iguais (60 g) e observe que as massas se mantém em

equilíbrio, independentemente da posição em que foram abandonadas. Isso significa

que elas poderão ser largadas emparelhadas ou com uma abaixo da outa. Seja

como for, permanecerão em repouso nas suas respectivas posições.

c) Coloque sobre uma das massas penduradas outra massa (100 g) e observe que

as massas, uma vez abandonadas, adquirem movimento acelerado, com a mais

leve subindo e a mais pesada descendo.

d) Aumentando ainda mais a diferença das massas, você perceberá que do primeiro

para o segundo caso haverá um aumento perceptível na intensidade da aceleração.

e) Meça a altura h entre a base da massa m1 e a superfície da mesa.

h = _____ m

f) Preencha a tabela abaixo (tabela 1) com os valores teóricos, para o

movimento do sistema.

g) Preencha a tabela abaixo (tabela 2) com os valores experimentais, para o

movimento do sistema.

h) Preencha a tabela abaixo (tabela 3) com a relação entre os valores experimentais

e os valores teóricos, para o movimento do sistema.

i) Variando as massas (use massas diversas), construa o diagrama aceleração versus

variação de massa(Δm).

j) Por que a diferença de massa faz aumentar a intensidade da aceleração?

k) O que ocorre com a intensidade da tração no fio na medida em que se aumenta a

diferença de massa? Aumenta, diminui ou permanece constante? Justifique com

cálculos.

5. REFERÊNCIAS

YAMAMOTO, K.; FUKE, L. F. Física para o ensino médio 1, 3ª Edição.- São Paulo: Saraiva, 2013. DOCA, R. H.; BISCUOLA, G. J.; BOA, N. V. Física 1, 2ª Edição - São Paulo: Saraiva, 2013 HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos da Física, volume 1: Mecânica. 8ª. Edição. – Rio de Janeiro: LTC, 2008. TIPLER, P. – Física. 3ª edição, Vol. 1. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 1995.






Aluno: Artur José dos Santos Pires

Tema: Uma Demonstração da Lei de Hooke

Assunto: Dinâmica

1. INTRODUÇÃO

Robert Hooke era filho do reverendo John Hooke - religião anglicana - e foi o

penúltimo dos seus quatro filhos.

Robert Hooke teve uma infância muito conturbada, além de seus problemas de

saúde, enfrentava muitas dificuldades financeiras. Seu pai John Hooke suicidou-se

em 1648, deixando ao filho uma quantia de 100 libras, pois, tinha em mente que seu

filho pudesse tornar-se um relojoeiro.

Quando Hooke foi para Londres, levou suas reservas da herança e apresentou

ao Dr. Busby, o reitor da escola, que lhe dedicou grande amizade, constituindo-se em

incentivador constante de sua carreira. Doutor Busby era o melhor amigo de Robert

Hooke, reitor da Universidade de Oxford. Ambos nutriam paixão ardente por Elizabeth

Bernays, empregada doméstica de Busby.

Em 1665 foi nomeado professor de geometria no Gresham College.

Robert Hooke também alcançou fama enquanto principal ajudante de

Christopher Wren na reconstrução que se seguiu ao Grande Incêndio de Londres, em

1666. Trabalhou no Observatório de Greenwich e no Bethlehem Hospital.

Desenho de uma pulga por Hooke, contida no livro Micrographia.

Morreu deixando 9.580 libras e uma pequena propriedade na ilha de Wight. Ao

seu funeral compareceram todos os sócios da Royal Society, em reconhecimento do


PR

seu mérito como cientista. Assim que Hooke morreu, Newton assumiu a Royal Society

e a partir daí não foram encontrados retratos autenticados de Hooke.

2. OBJETIVOS

Buscar o entendimento de cada aluno fazendo com que Lei de Hooke seja

sucinta a qualquer tipo de material, fazendo com isso, venha despertar o senso criativo

de cada aluno para que busque em seu dia a dia a técnica de pesquisa.


1 borracha de dinheiro

5 objetos iguais

1 clip

1 rolo de fita adesiva larga

1 régua de 20 cm

4. PROCEDIMENTOS

a) Corte a borracha em uma das dobras.

b) Em uma das extremidades faça um laço bem apertado.

c) Prenda a outra extremidade da borracha com um pedaço de fita adesiva.

d) Coloque na outra extremidade um clip meio aberto em forma de gancho.

e) Coloque o zero da régua alinhado a extremidade superior do clip.

f) A cada objeto colocado faça uma medida e complete a tabela a seguir.

Nº de

Objetos

(N)

Medida

em X

(mm)

N/x

(objetos/mm)

0

1

2

3

4

Tabela 1


a) Complete o gráfico marcando pontos referente aos pares ordenados.

b) Trace uma reta entre os pontos de forma que a reta passe pelo maior número de

pontos possíveis.

c) O que significa a razão Nº de objetos/x?

FIGURA 1 FIGURA 2

d) Obedecendo as regras da álgebra poderia dizer qual tipo da função gerada?

e) Observando posso substituir a borracha de dinheiro por uma mola pode-se produzir

o mesmo efeito que a borracha de dinheiro produzir?

f) Através das medidas obtidas pode-se estimar a quantidade de objetos pendurado

na mola quando a distensão da borracha for 24mm?

g) Ao invés de usar objetos se utilizássemos massas graduadas em g como ficaria a

unidade de medida?

h) Como se pode comparar este evento produzido por uma borracha a um

equipamento que muitas pessoas utilizam no dia-a-dia. Como se chama este

equipamento?

i) Por que este equipamento não é um medidor preciso para vários sistemas

referenciáveis diferentes, quando se trata de quantidade de matéria?

5. REFERÊNCIAS

HALLIDAY, D; RESNICK, R. Fundamentos de Física. 8ª edição, Vol. 01. Rio de

Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2008.

TIPLER, P.A. Física. Vol.1. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1995.

Wikipédia, a enciclopédia livre. https://pt.wikipedia.org/wiki/Robert_Hooke acessado

em 20/06/2015.


UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

PR

https://pt.wikipedia.org/wiki/Robert_Hooke%20acessado%20em%2020/06/2015

https://pt.wikipedia.org/wiki/Robert_Hooke%20acessado%20em%2020/06/2015




Aluno: Danilo Capelari

Tema: Construção de um termoscópio

Assunto: Termologia

1. INTRODUÇÃO

Registros dizem que a primeira tentativa de medir temperatura foi feita

por Claudius Galenus em 170 d. C., ele sugeriu uma escala com 4 graus acima e 4

graus abaixo de um neutro, sendo o máximo grau a água fervendo, o mínimo o gelo e

o neutro uma mistura equilibrada dos dois. Galileu inventou em 1592, o primeiro

aparelho para medir uma temperatura, o termoscópio, mas não havia uma escala

definida, o aparelho servia para comparar temperaturas. Vale lembrar que as escalas

termométricas atuais não tinham sido invetadas ainda. A escala Fahrenheit foi

inventada em 1724, a escala Celsius em 1742 e a escala Kelvin em 1848. Com a

criação do termoscópio de Galileu, vieram vários outros aparelhos de medição de

temperatura em seguida. Seu próprio trabalho com o termoscópio fez com que Galileu

desenvolvesse uma concepção essencialmente atômica de calor, publicada em seu

livro Il Saggiatore em 1623.

2. OBJETIVO

Verificar, através de uma coluna de água, qualitativamente a dilatação do gás

atmosférico dentro de uma garrafa por meio da variação da temperatura interna.


https://pt.wikipedia.org/wiki/Claudius_Galenus

https://pt.wikipedia.org/wiki/Fahrenheit

https://pt.wikipedia.org/wiki/Celsius

https://pt.wikipedia.org/wiki/Kelvin

https://pt.wikipedia.org/wiki/Calor

https://pt.wikipedia.org/wiki/Il_Saggiatore

Garrafa de plástico (PET) de 250 ml

50 cm de mangueira transparente, 5 mm de diâmetro, ( por exemplo de aquário);

Régua graduada de 1m ou trena;

Água;

Tinta guache, corante ou suco;

Pistola e cola quente ou super-cola.

4. PROCEDIMENTOS

Passe 50 cm de mangueira através de um furo na tampa, com diâmetro pouco

menor que o da mangueira. Use cola quente (ou supercola) para vedar a

mangueira na tampa.

Despeje água misturada com tinta guache na garrafa (cerca de 1/4 do seu volume).

Coloque a tampa na garrafa e aperte a bem, de modo que a ponta da mangueira

fique submersa.

Introduza o termoscópio na mistura água e gelo por dois minutos.

Figura 01 - termoscópio

Apalpe bem a parte superior da garrafa com as duas mãos (temperatura das mãos,

30 oC) ou introduza em água à temperatura conhecida (recomenda-se no máximo

30 oC) e mantenha até que a água pare de subir, anote a altura em relação à altura

inicial do banho a 0 oC.

Com a altura inicial e a final e os dois valores de temperatura construa uma relação

entre a temperatura Tc e a altura h.

(Tc - T1)/(T2-T1 )= (h-h1)/(h2-h1)


1) Introduza o termoscópio em uma mistura da água gelada com a água a 30

graus e através da altura da coluna determine a temperatura da mistura, confira

com um termômetro e discuta o resultado.

2) Deixe o termoscópio no ambiente e calcule a temperatura, confira com o

termômetro e discuta o resultado.

3) Quais os possíveis erros que podemos atribuir às medidas realizadas neste

experimento? O que pode ser feito para minimizá-los?

5. REFERÊNCIAS

Figura 02 – modelo de montagem da escala

VALADARES, E. C. Física mais que divertida. 2o ed. Belo Horizonte: Ed. UFMG,

2002.

RAMALHO; NICOLAU E TOLEDO. Os fundamentos da Física: Vol.2. 7a ed. São

Paulo: Moderna, 2001

HALLIDAY; RESNICK E WALKER. Fundamentos de Física. Ed. 6ª. Rio de Janeiro:

LTC, 2002. Vols. 2.






Aluno: Elissandra Beneti Cateli Mangolin

Tema: Mapeamento de superfícies equipotenciais

Assunto: Eletrostática

1. INTRODUÇÃO

Uma maneira conveniente de introduzir a configuração dos campos elétricos

é dada pelas linhas de força. Este conceito foi introduzido no século XIX por Michael

Faraday (1791–1867), que imaginava o espaço ao redor de um corpo carregado como

sendo preenchido por linhas de força. Embora não tenham significado físico real, tais

linhas, atualmente denominadas Linhas de Campos Elétricos, fornece um modo

conveniente de se visualizar a configuração dos campos elétricos.

Entre dois pontos de uma mesma linha de campo elétrico, existe sempre uma

diferença de potencial elétrico (ddp). Mas pode-se ter dois ou mais pontos, cada um

em linhas diferentes, que estejam ao mesmo potencial elétrico. O conjunto destes

pontos forma uma linha equipotencial. A “família” das linhas equipotenciais constitui

uma superfície equipotencial, que é o lugar geométrico dos pontos que possuem o

mesmo potencial elétrico. Através da propriedade do perpendicularismo entre as

linhas de campo e as linhas equipotenciais (Fig.1), as quais se obtêm em laboratório,

pode-se chegar a uma visualização geral do campo elétrico num plano de uma região

do espaço.


PR

Figura 1 - Esboço das linhas equipotenciais e das linhas de força observadas para três distribuições de carga: a) carga pontual positiva, b) duas cargas pontuais de mesma intensidade, uma positiva e

outra negativa, c) duas cargas pontuais positivas de mesma intensidade. Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=33526

2. OBJETIVOS

Mapear as superfícies equipotenciais de diferentes eletrodos e traçar as linhas

de campos elétricos.

3. MATERIAIS UTILIZADOS

Cuba de acrílica;

Dois fios com “pino banana”;

Água de torneira (comum);

Dois eletrodos em forma de cilindro;

Dois eletrodos em forma de barra plana (Placa Metálica);

Fonte de tensão contínua variável: 0-30 V;

Multímetro;

Quatro folhas de papel milimetrado.

4. PROCEDIMENTOS

4.1 – ELETRODOS PONTUAIS: Sinais Contrários

a) Colocar a folha de papel milimetrado sob a cuba acrílica, Fig.3.2 (a);

b) Ajustar os eletrodos (pontuais) no recipiente, transferindo suas coordenadas para

o papel milimetrado;

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=33526

c) Despejar uma fina camada de água na cuba acrílica, distribuindo-a uniformemente;

d) Ligar os eletrodos à fonte de tensão e em seguida ajustar a fonte em 10 V (volts);

e) Colocar a ponta de prova fixa em um ponto situado em um dos eletrodos;

f) A ponta de prova móvel, deve ser posicionada a 2 (dois) centímetros da linha

central e movimentada paralelamente a linha procurando uma posição em que a

leitura do voltímetro tenha o mesmo valor;

g) Em seguida, marcar as coordenadas desta posição no papel milimetrado;

h) Repita o procedimento (e)–(g) variando a distância da linha central de 2 cm em 2

cm a direita e a esquerda da linha central. Obs.: 4 (quatro) pontos para cada lado.

i) Repita o procedimento para cada um dos pontos marcados no papel milimetrado

sob a cuba acrílica;

j) Traçar as superfícies equipotenciais e as linhas de campo elétrico.

Os pontos marcados no papel milimetrado, sob a cuba acrílica, devem ser

usados para fixar a ponta de prova fixa.

FIGURA 2 – Montagem com eletrodos pontuais: sinais contrários.

4.2 – ELETRODOS EM FORMA DE BARRA

a) Trocar os eletrodos pontuais por eletrodos em forma de barra, Fig.3.3;

a) Repita os procedimentos do item A;

b) Traçar as superfícies equipotenciais e as linhas de campo elétrico em um papel

milimetrado.

4.3 – PERTURBAÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO

a) Repita os procedimentos do item B com uma argola no centro dos eletrodos em

forma de barra;

b) Traçar as superfícies equipotenciais e as linhas de campo elétrico em um papel

milimetrado.

FIGURA 3 – Montagem com eletrodos pontuais: sinais contrários.

4.4 – ATIVIDADES PROPOSTAS

a) Nos papeis milimetrados, trace as superfícies equipotenciais.

b) Nos mesmos papeis, trace agora o campo elétrico indicando por setas ↑, o seu

sentido em cada ponto da superfície equipotencial.

c) Justifique o fenômeno observado no procedimento PARTE 2 item C.

d) As linhas do campo elétrico nunca se cruzam. Por quê?

e) O campo elétrico e o potencial elétrico são campos escalares ou vetoriais?

Justifique.

5. REFERÊNCIAS

FILHO, José Higino; Mapeamento de linhas equipotenciais e de linhas de força do

campo elétrico utilizando uma cuba eletrolítica. Disponível em:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=33526. Acesso em

24 de junho de 2015.

ROTEIROS DE FÍSICA; Mapeamentos Equipotenciais, Disponível em:

http://www.pucgoias.edu.br/ucg/prograd/graduacao/ArquivosUpload/43/file/Mapeame

nto%20de%20Superf%C3%ADcies%20Eq%C3%BCpotenciais%20e%20Campos%2

0El%C3%A9tricos.pdf. Acesso em 24 de junho de 2015.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=33526

http://www.pucgoias.edu.br/ucg/prograd/graduacao/ArquivosUpload/43/file/Mapeamento%20de%20Superf%C3%ADcies%20Eq%C3%BCpotenciais%20e%20Campos%20El%C3%A9tricos.pdf








Aluna: Geislana Padeti Ferreira Duminelli

Tema: Gaiola de Faraday


1. INTRODUÇÃO

Para eletrizar um condutor não é preciso submeter toda sua superfície ao

processo de eletrização. Basta expor uma região e será possível eletrizar todo o

condutor. Isso acontece porque há uma distribuição das cargas ao longo do condutor,

por causa dos elétrons livres, que podem se movimentar em qualquer direção ao longo

de toda a estrutura de um condutor.

A causa dessa movimentação de elétrons é a força eletrostática. A

movimentação ocorre para deixar o interior do condutor com carga nula e,

consequentemente, realocar todo o excesso de carga na superfície externa. Se o

condutor estiver eletrizado negativamente, o saldo de elétrons se concentrará em sua

superfície. Se, por outro, lado, cargas negativas forem removidas e o condutor ficar

eletrizado positivamente, alguns elétrons sairão da superfície e se concentrarão no

centro do condutor tentando deixa-lo com carga nula, causando, assim, um excesso

de cargas positivas em sua superfície.

Em um condutor eletrizado, em situação de equilíbrio, o excesso de cargas fica

distribuído por sua superfície.

Um condutor, quando carregado, tende a espalhar suas cargas uniformemente

por toda a sua superfície. Se esse condutor for uma esfera oca, por exemplo, as

cargas irão se espalhar pela superfície externa, pois, a repulsão entre as cargas fazem

com que elas se mantenham o mais longe possível umas das outras. Os efeitos de


PR

campo elétrico criados no interior do condutor acabam se anulando, obtendo assim

um campo elétrico nulo. O mesmo acontece quando o condutor não está carregado,

mas está em uma região que possui um campo elétrico causado por um agente

externo. Seu interior fica livre da ação desse campo externo, fica blindado. Esse efeito

é conhecido como blindagem eletrostática. Para provar esse efeito, o físico britânico

Michael Faraday fez, em 1836, um experimento para provar os efeitos da blindagem

eletrostática. Ele construiu uma gaiola de metal carregada por um gerador

eletrostático de alta tensão e colocou um eletroscópio em seu interior para provar que

os efeitos do campo elétrico gerado pela gaiola eram nulos. O próprio Faraday entrou

na gaiola para provar que seu interior era seguro. Esse experimento ficou conhecido

por “Gaiola de Faraday”.

Assim, a blindagem eletrostática também ficou conhecida por gaiola de Faraday

e esse efeito é muito utilizado em nosso dia a dia. Como exemplos podemos citar os

carros e aviões, que atuam como gaiolas de Faraday, nos protegendo caso sejamos

atingidos por uma descarga elétrica, contrariando o pensamento popular de que os

pneus do carro é que fazem essa proteção. Construções também são feitas utilizando

blindagem eletrostática, a fim de proteger equipamentos eletrônicos. Essa blindagem

pode ser vista facilmente, para isso pegue um celular ou um rádio ligado e embrulhe-

o em papel alumínio. O alumínio vai agir como a gaiola de Faraday, o celular e o rádio

poderão perder o sinal.

2. OBJETIVOS

a) Observar fenômenos envolvendo campos elétricos, como interação a distância

e blindagem eletrostática.

b) Entender o funcionamento e desenvolver uma blindagem eletrostática por meio

da gaiola de Faraday.


Papel alumínio

Caixa pequena papel ou madeira

Celular ligado

4. PROCEDIMENTOS

a) Envolver a caixa com o papel alumínio sem deixar nenhum espaço

desencapado, conforme a figura 1.

FIGURA 1 – Caixa sendo envolvida com o papel alumínio

b) Deixar o celular ligado e sintonizado em uma frequência de rádio, conforme

a figura 2.

FIGURA 2 – Celular sintonizado em uma frequência de rádio

c) Colocar o celular dentro da caixa e fechá-la, conforme figura 3.

FIGURA 3 – Caixa envolvida com papel alumínio fechada

d) Observar o sinal sonoro emitido pelo celular.

e) Retirar o celular de dentro da caixa e observar o fenômeno.


1) Se esse experimento for realizado com uma folha de sulfite em vez de papel

alumínio, o resultado será o mesmo? Justifique sua resposta.

2) Deduza a relação existente entre o telefone celular e o campo elétrico.

3) Por que geralmente perdemos o sinal do celular quando estamos dentro do

elevador?

4) Carros e aviões são exemplos de grandes gaiolas de Faraday, impedindo que

as pessoas que estão em seu interior recebam uma descarga elétrica

provenientes de raios. Alguns equipamentos eletrônicos também possuem

essa blindagem eletrostática. Descreva o processo de blindagem de um

condutor.

5. REFERÊNCIAS

Válio, Adriana Benetti; Ferdinian, Bassam; Ser protagonista: física 3: ensino médio –

1ed. São Paulo: Edições SM, 2009.

http://www.mundoeducacao.com/fisica/gaiola-faraday.htm, acesso em 16 de junho de

2015.

http://www.manualdomundo.com.br/2014/02/como-fazer-gaiola-de-faraday/, acesso

em 16 de junho de 2015.






Aluna: Washington Roberto Lerias

Tema: Associação de Capacitores


1. INTRODUÇÃO

Praticamente os experimentos propostos consistem em utilizar 3 capacitores da

ordem de µF e associá-los em série, em paralelo e de forma mista, tanto na placa

protoboard tanto quanto no proteus, verificar e comparar a teoria com a prática tanto

no que diz respeito a capacitância equivalente, quanto à carga, energia, diferença de

potencial e corrente elétrica totais bem como em cada componente do circuito.

1.1 CAPACITOR

O capacitor é um dispositivo que armazena cargas elétricas Q em placas

metálicas paralelas, separadas por um material isolante ou dielétrico (fig.1).

Fig.1 - Componentes de um capacitor


PR

Quando posto em uma diferença de potencial U,(fig.2) as cargas elétricas

negativas "sentem" a presença do potencial positivo, ou seja são atraídos conforme a

lei de Coulomb e esses se movimentam em direção às placas metálicas, já que são

os elétrons que se movimentam na superfície dos condutores, que como não têm

como atravessar o material isolante, ali se acumulam. Como uma das placas fica com

excesso de elétrons, por repulsão, elas afastam os elétrons da outra placa, deixando

a sua superfície com o mesmo acúmulo de cargas positivas, que são os próprios

prótons que formam a sua estrutura metálica. Quando o circuito é fechado, as cargas

acumuladas se descarregam rapidamente gerando um pico de corrente elétrica muito

útil para vencer a inércia de motores interligados a grandes massas como por exemplo

motores de portões eletrônicos, máquina de lavar roupa, entre outros.

Fig.2 - Princípio de funcionamento de um capacitor em circuito simples.

Em um circuito elétrico, considerando um capacitor eletrolítico, a figura 2 acima fica

assim determinada (fig.3):

Fig.3 - Esquema de circuito simples com capacitor polarizado

Quanto maior a diferença de potencial aplicada, maior será a quantidade de carga

armazenada em um capacitor, logo temos:

em homenagem ao cientista britânico Michael Faraday (1791 — 1867)

Onde C é chamada de Capacitância e que significa a quantidade de carga que o

capacitor armazena por unidade de tensão.

1.2 ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES EM SÉRIE:

Fig.4 - Esquema de circuito em série

Neste caso cada capacitor está submetido a uma diferença de potencial, tal que

na somatória obtém-se a diferença de potencial total do circuito e a carga total do

circuito fica sendo a mesma para todos os capacitores (Q=Q1=Q2=Q3=....=QN),onde N

é o número de capacitores. Logo:

Invertendo os dois lados da equação obtém-se:

1.3 ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES EM PARALELO:

Fig.5 - Esquema de circuito em paralelo

Já neste caso, todos os capacitores estão ligados na mesma diferença de

potencial (U=U1=U2=U3=...=UN) e cada capacitor se carrega individualmente de tal

maneira que a carga total do circuito é o somatório das cargas de todos os

capacitores em paralelo. Utilizando a equação da capacitância tem-se:

e como as tensões são iguais, têm-se como a capacitância equivalente do circuito

em paralelo:

1.4 CÁLCULO DA ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA( Ep)TRANSFERIDA PARA

O CAPACITOR:

Para calcular a energia dispensada para carregar as placas de um capacitor,

pode-se imaginar que a carga total Q foi transferida em pequenas cargas infinitesimais

dq desde uma das armaduras até a outra. Cada vez que uma carga dq passa da

armadura negativa para a positiva, ganha uma energia potencial elétrica Ep:

A energia total armazenada no capacitor obtém-se por integração, de q = 0 até q =

Q (área sob a reta no gráfico de U em função de q, na figura 6)

Fig.6 - Gráfico de U em relação a q

2. OBJETIVO

Os experimentos sugeridos têm como objetivo verificar as relações entre as

grandezas envolvidas no estudo das associações em série, em paralelo e mista de

capacitores, tanto na prática quanto em simulação. Serão montados circuitos de

ambos os tipos em protoboard e simulados no proteus, aproveitando o conhecimento

que a turma já tem destas ferramentas, bem como será feita analise e medida da

capacitância resultante, energia, tensão, corrente e carga em cada elemento e totais.


Capacitores diferentes, da ordem de µF

Protoboard

Fonte de tensão - 20V

Multímetro

Programa Proteus

4. PROCEDIMENTOS

4.1 EXPERIMENTO E SIMULAÇÃO

4.1.1 MONTAGEM DO CIRCUITO EM SÉRIE

Primeiramente executar a montagem do circuito em série com os 3 capacitores da

ordem de µF escolhidos, conforme exemplo abaixo:

Fig.7 - Circuito em série com 3 capacitores

Calcular a Capacitância equivalente do circuito;

Calcular a carga armazenada;

Medir e calcular a diferença de potencial em cada capacitor;

Utilizar estas medidas para calcular a carga armazenada nos capacitores;

Calcular a energia potencial em cada capacitor e a total do circuito;

Observar o comportamento da corrente elétrica quando o circuito é ligado e

medir a corrente elétrica máxima observada no multímetro;

Anotar os valores encontrados na tabela abaixo:

Capacitor C Q U

Medida

U

Calculada

Q

A partir de U

medida

Ep i

1

2

3

Total

Montar o mesmo circuito no proteus, conforme modelo da figura 8, rodar o

programa e comparar com os valores da tabela.

Fig.8 - Circuito em série rodado no proteus

4.1.2 MONTAGEM DO CIRCUITO EM PARALELO

Agora repetir o experimento, porém com os 3 capacitores escolhidos

ligados em paralelo exemplificado no circuito abaixo (fig.9):

Fig.9 - Circuito em paralelo com 3 capacitores

Calcular a Capacitância equivalente do circuito;





Observar o comportamento da corrente elétrica quando o circuito é ligado e

medir a corrente elétrica máxima observada no multímetro;


Capacitor C Q U

Medida

U

Calculada

Q

A partir de U

medida

Ep i

1

2

3

Total

Montar o mesmo circuito no proteus, conforme modelo abaixo (fig.10), rodar o

programa e comparar com os valores da tabela.

Fig.10 - Circuito paralelo rodado no proteus

4.1.3 MONTAGEM DAS ASSOCIAÇÕES MISTA DE CAPACITORES

Agora faremos mais duas combinações com os 3 capacitores escolhidos

formando associações mistas conforme esquemas abaixo (fig.11):

Fig.11 - Arranjos de circuitos mistos com os 3 capacitores

A dica para achar a capacitância equivalente dos circuitos acima é a mesma para

associações mistas de resistores, ou seja, quando a série está fora do paralelo,

resolve-se primeiro em paralelo e depois em série. E quando a série estiver

dentro do paralelo, resolve-se primeiro em série e depois em paralelo.

Calcular a Capacitância equivalente do circuitos;






Primeiro Caso:

Capacitor C Q U

Medida

U

Calculada

Q

A partir de

U medida

Ep

1

2

3

Total

Segundo Caso:

Capacitor C Q U

Medida

U

Calculada

Q

A partir de U

medida

Ep

1

2

3

Total

Reproduzir os circuitos no proteus e comparar resultados:

Fig.12 - Arranjos de circuito misto rodado no proteus

4.2 QUESTÕES:

Como você faria para que os capacitores demorassem mais para se

carregar?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Qual circuito consome mais energia?

___________________________________________________________________

Qual circuito apresentou maior capacitância?

___________________________________________________________________

Como você explica o fato de que 2 capacitores diferentes obtiveram a mesma

diferença de potencial no circuito em série?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

__

Como você explica o fato de que 2 capacitores diferentes obtiveram a mesma

corrente no circuito em paralelo?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

__

Quais foram as maiores dificuldades que você enfrentou para realizar este

experimento?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___

Como você faria para medir a capacitância de cada capacitor?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

__

5. REFERÊNCIA

HALLIDAY, David. RESNICK, Robert. WALKER, Jearl. Fundamentos de Física 3 -

Eletromagnetismo - Editora: LTC 9ª Ed. 2012.



Aluna: Joslaine de Lima

Tema: Bateria com Forminha de Gelo

Assunto: Eletrodinâmica

1. INTRODUÇÃO

Apresenta-se neste roteiro a construção de pilhas eletroquímica simples,

utilizando-se de materiais facilmente encontrados no mercado a um baixo custo. Com

materiais simples e atóxicos, o docente pode dispor de um dispositivo portátil e de

fácil manuseio, sendo capaz de produzir vários destes geradores químicos para que

os alunos possam manuseá-los dentro da sala de aula. Esta bateria normalmente é

de grande utilidade didática no ensino. Para o de física, por exemplo, ao tratar-se de

tópicos como corrente elétrica ou circuitos elétricos. E no ensino de química, por

exemplo, pode se lecionar reações químicas, tais como a oxidação de diversos

metais. De maneira geral, pode ser igualmente útil em outros experimentos que

requeiram a utilização de corrente elétrica continua


UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO

PARANÁ


2. OBJETIVOS

Construir uma bateria de baixo custo com materiais simples e de fácil acesso

para acender um led.


1 forminha de gelo com capacidade para 14 cubos de gelo

1 led

13 parafusos ( 1 parafuso a menos que a quantidade de cubos da forminha)

Fio de cobre

Sal

Água

4. PROCEDIMENTOS

a) Descascar os fios de cobre e cortar em pedaços com o dobro do tamanho do

parafuso.

b) Amarrar o fio no parafuso formando um V entre o parafuso e o fio de cobre

conforme a figura 1.

Figura 1- Fio de cobre amarrado no parafuso em “V”

4.1 CARREGANDO A BATERIA

a) Uma pitada de sal em cada cubo de gelo da forminha.

b) Preencher com a água, cuidando para não transbordar conforme a figura 2.

Figura 2 – Como preencher com água a forminha.

c) Colocar os parafusos nos buracos da forminha intercalando cabeça em um

buraco e o cobre em outro conforme a figura 3, (observação não deixar

encostar o cobre de um conjunto no parafuso de outro conjunto).

Figura 3 – Montado o circuito

d) Primeiro é necessário testar se a bateria está funcionando, com um

voltímetro posicionado conforme a figura 4, mede-se a tensão na bateria.

Figura 4 – Teste da bateria

e) Para acender o led, este devera ser posicionado de maneira que feche o

circuito conforme a figura 5:

Figura 5 – acendendo o led


1) De onde vem a energia elétrica que acende o led?

2) Essa bateria dura pra sempre?

3) Porque tantos parafusos e alocados nessa posição na forminha?

5. REFERÊNCIAS

OLIVEIRA. Alessandro. Construção de uma pilha didática de baixo custo.

Disponível em: https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/viewFile/6693/6160.

Acesso em 15 de jun. 2015.

TENÓRIO. Iberê. A bateria mais simples do mundo: Bateria com forminha de

gelo. Disponível em:

<https://www.youtube.com/watch?v=19YS4KuiK_w&list=LLIT0gJD-TO1xKs-

eBCWOV5w&index=4> Acesso em 15 de jun. 2015.

https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/viewFile/6693/6160






Aluno: Danilo Corci Batista

Tema: Aprendendo a utilizar o código de cores


1. INTRODUÇÃO

Resistor é um dispositivo eletrônico que apresenta como funções principais:

transformar energia elétrica em energia térmica (Efeito Joule) e dificultar a passagem

de corrente elétrica. Entende-se à dificuldade que o resistor apresenta a essa

passagem de corrente como sendo sua resistência elétrica. Classificamos os

resistores em dois tipos: fixos e variáveis.

Os resistores fixos são aqueles cujo valor da resistência não pode ser alterada,

enquanto que os variáveis tem sua resistência modificada dentro de uma faixa de

valores através de um cursor móvel (potenciômetro ou reostato).

Figura 1 : Resistor fixo Figura 2: Potenciômetros Figura 3: Reostato


PR

Os resistores fixos são especificados por três parâmetros: o valor nominal da

resistência elétrica, a tolerância e máxima potência elétrica dissipada. O valor de um

resistor fixo pode ser facilmente identificado de acordo com as cores que apresenta

na cápsula que envolve o material resistivo, ou então usando um ohmímetro, que será

discutido posteriormente.

Os valores das resistências dos resistores podem ser reconhecidos pelas cores

das faixas em suas superfícies, cada cor e sua posição no corpo do resistor

representa um número, de acordo com o seguinte esquema:

1.1 APRENDENDO A IDENTIFICAR A RESISTÊNCIA DO RESISTOR

O valor da resistência é obtido de acordo com a ordem que aparece as cores

das faixas. Os dois primeiros algarismos são representados pelas cores da primeira e

segunda faixa, a cor da terceira faixa indica o expoente da potência de 10 que deve

ser multiplicado pelo número formado pelos algarismos citados anteriormente (ou

seja, é a quantidade de zeros), e a cor da quarta faixa informa a tolerância.

1.2 TABELA DE CORES

Tabela 1: Código de cores para resistores

2. OBJETIVO

Fazer a leitura do valor nominal da resistência elétrica de cada resistor

utilizando o código de cores.


10 resistores

4. PROCEDIMENTOS

a) Com o auxílio do código de cores faça a leitura da resistência elétrica de cada

resistor e anote na tabela 2, assim como apresentado no exemplo na primeira

linha da tabela.

Tabela 2 – Valores lidos


1. De acordo com o código de cores complete o quadro abaixo com as cores

correspondentes as faixas que representam o valor da resistência e a

tolerância.

5. REFERÊNCIAS

BATISTA, M.C.; FUSINATO, P.A., Eletricidade Básica – Caderno de Atividades

Experimentais, 1ª Edição 2014 p. 15 Editora Massoni – Maringá - PR






Aluno: Artur José dos Santos Pires

Tema: Associação De Resistores Em Série


1. INTRODUÇÃO

A Lei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador, o físico

alemão Georg Simon Ohm (1787-1854), afirma que, para um condutor mantido à

temperatura constante, a razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica

é constante. Essa constante é denominada de resistência elétrica.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1. PRIMEIRA LEI DE OHM

Quando essa lei é verdadeira num determinado condutor mantido à

temperatura constante, este denomina-se condutor ôhmico. A resistência de um

dispositivo condutor é dada pela fórmula:

𝑅 =𝑈

𝑖 ou 𝑈 = 𝑅𝑖

Em que:

U é a diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou d.d.p.) medida em volt (V);

i é a intensidade da corrente elétrica medida em ampère (A) e

R é a resistência elétrica medida em ohm (Ω).


PR

Essa expressão não depende da natureza de tal condutor: ela é válida para

todos os condutores. Para um dispositivo condutor que obedeça à lei de Ohm, a

diferença de potencial aplicada é proporcional à corrente elétrica, isto é, a resistência

é independente da diferença de potencial e da corrente. Um dispositivo muito utilizado

em aparelhos eletrônicos, como rádios, televisores e amplificadores, que obedece à

essa lei é o resistor, cuja função é controlar a intensidade de corrente elétrica que

passa pelo aparelho.

Entretanto, para alguns materiais, por exemplo os semicondutores, a

resistência elétrica não é constante, mesmo que a temperatura seja, ela depende da

diferença de potencial U. Estes são denominados condutores não ôhmicos. Um

exemplo de componente eletrônico que não obedece à lei de Ohm é o diodo.

2.2. INTERPRETAÇÃO DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA

A resistência elétrica pode ser entendida como a dificuldade de se estabelecer

uma corrente elétrica num determinado condutor. Por exemplo, um fio de nicromo

precisa ser submetido à uma diferença de potencial elétrico de 300 V para que seja

estabelecida uma corrente de 1 A, enquanto um fio de tungstênio precisa ser

submetido à apenas 15 V para que nele se estabeleça a mesma corrente. Isto significa

que a resistência elétrica do nicromo é maior do que a do tungstênio:

𝑅𝑛𝑖𝑐𝑟𝑜𝑚𝑜 =300𝑉

1𝐴= 300Ω

𝑅𝑡𝑢𝑛𝑔𝑠𝑡ê𝑛𝑖𝑜 =15𝑉

1𝐴− 15Ω

2.3. SEGUNDA LEI DE OHM

A segunda lei de Ohm diz que a resistência elétrica de um condutor homogêneo

e de seção transversal constante é proporcional ao seu comprimento 𝓁, inversamente

proporcional à sua área transversal A e depende da temperatura e do material de que

é feito o condutor:

𝑅 =𝜌𝓁

A

A grandeza ρ chama-se resistividade elétrica e é característica do material e da

temperatura. Sua unidade de medida é o ohm-metro ( m). Ela é inversamente

proporcional condutividade elétrica(𝜌 =1

𝜎).

2.4. FORMULAÇÃO MICROSCÓPICA

Em um condutor metálico isolado, os elétrons estão num estado de movimento

aleatório, não apresentando deslocamento preferencial, em média, em nenhuma

direção. Se este condutor tem seus terminais ligados aos de uma bateria, um campo

elétrico E é criado em todos os pontos no interior do condutor e atua sobre os elétrons

de forma a produzir um movimento de arrasto, que é a corrente elétrica. Em

condutores ôhmicos, o vetor densidade de corrente elétrica, J cujo módulo é igual à

corrente elétrica dividida pela área de seção transversal, i/A (quando a corrente é

uniformemente distribuída pelo condutor), é proporcional ao campo elétrico E. O fator

de proporcionalidade entre a densidade de corrente e o campo elétrico é a

condutividade elétrica σ:

𝐽 = 𝜎𝐸

Esta é a relação microscópica equivalente à relação macroscópica 𝑈 = 𝑅𝑖.

Pode-se dizer também que um material condutor obedece à lei de Ohm se a

condutividade for independente de E e de J.

A unidade de medida da condutividade é o Siemens por metro (S/m). Materiais

que conduzem melhor a corrente elétrica são aqueles que possuem os valores mais

altos de σ. A prata, o cobre e o alumínio, por exemplo, são bons condutores, enquanto

a mica e o vidro são maus condutores.

2.5. A RELAÇÃO MACROSCÓPICA DA LEI DE OHM A PARTIR DA RELAÇÃO

MICROSCÓPICA

Fio de comprimento 𝓁 e área transversal A percorrido por uma corrente elétrica

i na presença de um campo elétrico E.

A relação macroscópica 𝑈 = 𝑅𝑖 pode ser obtida da relação microscópica 𝑱 =

𝝈𝑬 a partir do seguinte exemplo.

Considere um segmento de fio condutor de comprimento 𝓁 e seção reta A, com

uma corrente i. Para que o campo elétrico não varie apreciavelmente, o segmento do

fio deve ser muito pequeno. Sendo o campo elétrico dirigido da esquerda para a

direita, o potencial é mais baixo neste lado do que no outro, de forma que se tem

𝑈 = 𝑈𝑒 − 𝑈𝑑 = 𝐸𝑙

onde E é o módulo do campo elétrico. A corrente no condutor é igual ao produto da

densidade de corrente pela área de seção reta:

𝑖 = 𝐽𝐴 = 𝜎𝐸𝐴 =𝜎𝐴𝑈

𝑙

onde usou-se a lei de Ohm na forma microscópica na passagem anterior. Sendo

assim,

𝑈 =𝑙

𝜎𝐴

substituindo σ por 1/𝜌, obtém-se:

𝑈 = (𝜌𝑙

𝐴) 𝑖

A expressão entre parênteses pode ser definida como:

𝑅 ≡ 𝜌𝑙

𝐴

e, então, obtém-se a relação

𝑈 = 𝑅𝑖

2.6. VARIAÇÃO DA RESISTIVIDADE COM A TEMPERATURA

Nos metais, os elétrons da última camada eletrônica estão fracamente ligados

a átomos individuais, podendo mover-se livremente. Quando a temperatura aumenta,

a amplitude do movimento dos íons da rede cristalina também aumenta, o que dificulta

a locomoção dos elétrons livres. Em outras palavras, isto quer dizer que a resistividade

aumenta com a temperatura. Para uma ampla gama de substâncias, esse aumento é

linear, dentro de uma larga faixa de temperaturas. Isto pode ser descrito pela seguinte

equação:

𝜌 = 𝜌0[1+∝ (𝑇 − 𝑇0)

onde:

𝜌 é a resistividade final à temperatura T,

𝜌0 0 é a resistividade inicial à temperatura T0 e

∝ é o coeficiente de temperatura da resistividade e é positivo para os metais.

Nos semicondutores a resistividade diminui com o aumento da temperatura.

Isto acontece, porque as flutuações térmicas a altas temperaturas provocam a

promoção de elétrons ligados a transportadores de carga livres.

A resistividade de alguns condutores desaparece bruscamente abaixo de uma

temperatura crítica, quando estes são resfriados, podendo manter uma corrente por

muito tempo sem necessidade do uso de baterias. Esse fenômeno é chamado de

supercondutividade e foi divulgado pela primeira vez em 1911 pelo físico holandês

Heike Kamerlingh Onnes.

2.7. CIRCUITOS DE RESISTORES EM SÉRIE

Em um circuito eletrico em série temos que o resistor equivalente é dado pela

soma das reistências internas de cada resitor ou seja: 𝑅𝑒𝑞 = 𝑅1 + 𝑅2 + ⋯ + 𝑅𝑁

No circuito em série a corrente elétrica em cada resistor é sempre constante

para todos os resitores.

A tensão elétrica que passa no circuito elétrico é sempre igual soma da tensão

que percorre cada reistor, ou seja: 𝑈𝐴𝐵 = 𝑈1 + 𝑈2 + ⋯ + 𝑈𝑁

Com relação a Lei de OHM temos que: 𝑈𝐴𝐵 = 𝑅𝑒𝑞 ∙ 𝑖.

Como todo resistor passa pelo processo de efeito Joule dissipando calor como

forma de energia e para isso é preciso calcular. Através da fórmula 𝑃 = 𝑈 ∙ 𝑖.

3. OBJETIVO

Utilizando-se de instrumentos de medidas e software didático comprovar as leis

de Ohm, bem como determinar resistor equivalente, potência, corrente elétrica e

tensão em cada resitor. Determinar a tensão e corrente elétrica.


1 resistor 1k;

1 resistor 0,5k;

1 resistor 0,9k;

1 fonte de 12V CC

1 multímetro completo com as pontas de provas;

2 cabos vermelhos com pino Jack e jacaré;

2 cabos pretos com pino Jack e jacaré;

1 placa protoboard;

5. DIAGRAMA

Figura 1: Esquema montado no software Proteus 8.1

Conforme demonstra a Fig. 1 temos uma associação em série de resistores em

que, foi medido a corrente em cada resistor e sua diferença de potencial.

6. PROCEDIMENTOS

a) Colocar três resistores em associado em séries fixado de modo correto no

Protoboard.

b) Medir com o multímetro a resistência de cada resistor.

c) Tomar nota de cada valor obtido na tabela 1

d) Fazer a leitura através das faixas de cores e anotar na tabela 1.

e) Medir o resistor equivalente utilizando-se do multímetro e anotar na tabela

1.

f) Efetue a soma dos três resistores medidos no início do experimento.

g) Compare os resultados obtidos com o multímetro e o resultado somado.

Resistor Valor Medido

Ω

Descrever a cor de cada faixa Valor

1ª Faixa 2ª Faixa 3ª Faixa 4ª Faixa

1

2

3

Soma Valor medido com o multímetro

Tabela1

7. ATIVIDADES PROPOSTAS

1) Qual o valor do resistor equivalente?

2) Determinar o valor da tensão em cada resistor?

3) Quanto ao calor dissipado pelos resistores qual deles apresenta a maior

dissipação de calor por efeito Joule?

4) Será que realmente a corrente elétrica se apresenta constante em todo

circuito?

5) Monte uma relação entre a resistência Ohmica e o calor dissipado?

6) Se em vez de usar resistor, se tivessemos usados três lâmpadas, como seria

a relação entre o brilho e sua resitência?

8. REFERENCIAS:

Walker, J.; Fundamentos de Física; Volume 3; 8ª Edição; Editora Livro Técnico

Científico; Rio de Janeiro; RJ; 2010.

https://williamevilasio.files.wordpress.com/2013/03/tabelas-de-resistores-mais-utilizados-na-

eletrc3b4nica.pdf acessado em 25/06/2015

https://williamevilasio.files.wordpress.com/2013/03/tabelas-de-resistores-mais-utilizados-na-eletrc3b4nica.pdf

https://williamevilasio.files.wordpress.com/2013/03/tabelas-de-resistores-mais-utilizados-na-eletrc3b4nica.pdf






Aluno: Danilo Capelari

Tema: Associação de Resistores em Paralelo


1. INTRODUÇÃO

A Lei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador, o físico

alemão Georg Simon Ohm (1787-1854), afirma que, para um condutor mantido à

temperatura constante, a razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica

é constante. Essa constante é denominada de resistência elétrica.

2. OBJETIVO

Reconhecer e montar uma associação de resistores em paralelo e determinar

o valor da resistência equivalente de uma associação em paralelo

comparando-o ao valor teórico.

Determinar, através de medidas, o valor da corrente elétrica que atravessa

cada um dos resistores e compara-la com o valor teórico calculado

anteriormente.


PR

3. MATERIAL NECESSÁRIO

- 1 Multímetro

- Resistores: 1,2 kΩ; 3,9 kΩ; 4,7 kΩ

- Pontas de Prova

- 1 placa Protoboard

- 1 fonte de tensão

- Cabos de conexão

4. PROCEDIMENTOS

1 – Considere o circuito abaixo e calcule a resitência equivalente dos resistores.

Anote o valor encontrado na tabela 1.

Figura 1 – associação de resistores em paralelo

2 – Conecte o multímetro (conforme figura abaixo), devidamente ajustado para a

escala de Ohms aos ponto A e B, faça a leitura e anote o valor na tabela 1

Figura 2 – montagem

REq calculada REq medida

Tabela 1 – resistência equivalente

3 – Compare o valor calculado com o valor medido (ohmímetro) e discuta o resultado.

4 – Conecte a fonte de tensão ao circuito da figura 2.

5 – Ligue e ajuste a fonte para 10V.

6 – Utilizando a escala correta, meça a voltagem em cada resistor. Anote abaixo:

________ - R1

________ - R2

________ - R3

7 – Meça a voltagem da associação em paralelo.

_________ - Associação

8 – Relacione os valores encontrados nos itens 6 e 7.

9 – Faça o cáculo da corrente elétrica que atravessa cada um dos resistores e anote

abaixo.

________ - R1

________ - R2

________ - R3

10 – Agora meça, na escala correta, a corrente que atravessa cada um dos resistores

e anote abaixo. Faça uma comparação entre o valor calculado e o valor medido e

discuta o resultado.

________ - R1

________ - R2

________ - R3

5. REFERÊNCIAS

RAMALHO; NICOLAU E TOLEDO. Os fundamentos da Física: Vol.3. 7a ed. São

Paulo: Moderna, 2001

FUSINATO, Polonia Altoé; BATISTA, Michel Corci. Eletricidade Básica – Caderno

de atividades experimentais. Ed. Massoni






Aluno: Elissandra Beneti Cateli Mangolin

Tema: Associação Mista de Resistores


1. INTRODUÇÃO

Todos os corpos oferecem normalmente maior ou menor dificuldade à passagem

da corrente elétrica. A característica de um condutor que é relevante nesta situação é a

resistência (R).

Em 1826, George Simon Ohm descobriu que para condutores metálicos a tensão

varia linearmente com a corrente elétrica, ou seja, a razão entre a tensão e a corrente

elétrica é constante, e esta constante é denominada resistência R do condutor que é dada

pela equação:

𝑹 = 𝑼

𝒊

Em que U é a diferença de potencial nas extremidades do condutor e i é a

intensidade da corrente elétrica que o atravessa. A unidade de resistência elétrica no SI é

dada pela razão Volt/Ampère e recebe o nome de ohm (Ω).

Ele também observou que mantida a temperatura constante, a tensão e a

intensidade da corrente são diretamente proporcionais.

𝑼𝟏

𝒊𝟏=

𝑼𝟐

𝒊𝟐=

𝑼𝟑

𝒊𝟑= 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆

E formulou a equação abaixo conhecida como a 1ª Lei de Ohm.

𝑼 = 𝑹 . 𝒊


PR

1.1 ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE

Na associação em série todos os resistores são percorridos pela mesma corrente

elétrica. Os resistores são ligados um em seguida do outro, existindo apenas um caminho

para a corrente elétrica. Observe a figura abaixo:

Figura 1 – Associação em série

A ddp de uma associação de resistores em série é a soma das ddps em cada um

dos resistores associados.

O valor da resistência equivalente é dado pela soma das resistências dos resistores

que constituem a série.

1.2 ASSOCIAÇÃO EM PARALELO

A associação de resistores em paralelo é um conjunto de resistores ligados de

maneira a todos receberem a mesma diferença de potencial (ddp). Nesta associação

existem dois ou mais caminhos para a corrente elétrica, e desta maneira, os resistores não

são percorridos pela corrente elétrica total do circuito. Observe a figura.

Figura 2 – Associação em paralelo

A corrente, em uma associação de resistores em paralelo, é a soma das correntes

nos resistores associados.

Na associação em paralelo, o valor da resistência equivalente é sempre menor que

o valor de qualquer resistência dos resistores da associação. Este valor pode ser obtido

com as seguintes equações:

1.3 ASSOCIAÇÃO MISTA

Uma associação mista é composta quando associamos resistores em série e em

paralelo no mesmo circuito. Observe na figura abaixo que os resistores R1 e R2 estão em

série e os resistores R3 e R4 estão em paralelo:

Figura 3 – Associação mista

Nas associações mistas também podemos encontrar um valor para a resistência

equivalente. Para isto devemos considerar cada associação (série ou paralelo)

separadamente, sendo que todas as propriedades descritas acima são válidas para estas

associações.

2. OBJETIVO

Como já vimos, associação mista são aquelas em que encontramos, ao mesmo

tempo, resistores associados em série e em paralelo. A determinação do resistor

equivalente de cada uma das associações envolvidas.

Figura 3 – Circuito elétrico misto

Reconhecer, e montar uma associação mista de resistores;

Medir tensão e corrente em cada resistor;

Determinar o resistor equivalente de uma associação mista de resistores;


Multímetros;

Fonte de tensão: 15V;

Resistores de 1,5 kΩ; 1,8 kΩ ; 2,2 kΩ; 2,7 kΩ; e 3,3 kΩ;

Pontas de Prova;

Protoboard;

Cabos de conexão.

4. PROCEDIMENTOS

4.1. Monte o circuito representado abaixo no protoboard, na seguinte sequencia R1= 1,8

kΩ; R2= 2,2 kΩ; R3= 1,5kΩ; R4= 2,7 kΩ e R5= 3,3 kΩ

Figura 4 – Circuito misto esquematizado

4.2. Calcule o valor da resistência equivalente nos conjuntos ReqA (R1, R2) e ReqB (R4, R5),

resistência equivalente total REqTotal , anote na Tabela 1 e redesenhe o circuíto.

Resistores REq Calculada

ReqA

ReqB

REqTotal

Tabela 1 – Resistência equivalente calculada (Ω)

4.3. Conecte o multímetro, devidamente ajustado para a escala de Ohms, aos pontos ReqA;

ReqB, e REqTotal faça a leitura e anote o valor na Tabela 2.

Resistores REq Medida

ReqA

ReqB

REq Total

Tabela 2 – Resistência equivalente medida (Ω)

4.4. Calcule a tensão e a corrente em cada resistor R1, R2, R3, R4 e R5, faça a leitura da

medida com o multímetro e anote os valores na Tabela 3, para devidas comparações.

Obs: Para obtenção dos resultados, conecte o multímetro em série para a leitura da corrente

(A) e em paralelo para a leitura da tensão (V).

Resistor U medido U calculado I medido I calculado

R1

R2

R3

R4

R5

Tabela 3 – Tensão (U) e Corrente (I)

4.5. Compare o valor dos resistores nominais com o valor medido no multímetro e discuta

o resultado em termos de tolerância.

Lembrando:

COR TOLERÂNCIA

Ouro +/- 5% Prata +/- 10% Sem cor +/- 20%

Resistor Valor nominal kΩ Valor medido kΩ

R1

R2

R3

R4

R5

Tabela 4 – Resistência Nominal (kΩ) e Medido (kΩ)

Obs:

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

5. REFERÊNCIAS

BATISTA, Michel Corci; FUSINATO, Polônia Altoé; Eletricidade Básica, Caderno de

Atividades Experimentais, Editora Massoni; 1ª Edição, Maringá-PR, 2014.

GASPAR, Alberto; Compreendendo a Física, 2 Volume, Ensino Médio, Editora Ática,

1ª Edição, São Paulo, 2011, pg. 395.

SILVA, Marco Aurélio; Associação de Resistores, Disponível em:

http://www.brasilescola.com/fisica/associacao-resistores.htm, Acesso em: 15 de abril

de 2015.

http://www.brasilescola.com/fisica/associacao-resistores.htm


UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERA DO PARANÁ




Aluna: Jardel Santos Cipriano

Tema: Ponte de Wheatstone


1. INTRODUÇÃO

A ponte de Wheatstone é um circuito eletrônico de vasta aplicação em

aparelhos de medição tais como: medidores de resistência, termômetros, etc.

Seu circuito básico é mostrado abaixo:

FIGURA 1 – Circuito básico de uma ponte de Wheatstone

Quando a ponte está em equilíbrio, obedecendo uma certa relação entre seus

resistores, a tensão na saída (VOUT) será igual a zero.

Para que isso ocorra devemos ter:

Daí podemos então deduzir como fica a relação entre esses resistores:

R2.R4 = R1.R3


PR

Desta forma, para qualquer tensão de entrada, a tensão na saída será sempre zero,

desde que obedecidas as relações deduzidas acima. Nestas condições, dizemos que

a ponte está em equilíbrio.

Para desequilibrar a ponte, basta alterar o valor de qualquer um dos resistores.

A tensão VOUT então poderá assumir valores negativos ou positivos (supondo

o ponto D como referência).

2. OBJETIVO

a) Analisar os ramos da ponte de Wheatstone.

b) Determinar o valor aproximado da resistência não conhecida no circuito.


Fonte variável

Resistores: 100Ω, 150Ω

Potenciômetro

Multímetro

Protoboard

4. PROCEDIMENTOS

Iniciamos o experimento com a proposta de utilizar a ponte de Wheatstone para

identificar resistências desconhecida no sistema, utilizando um potenciômetro e a

equação característica da mesma. Uma ponte foi montada em uma

protoboard contendo três resistores e um potenciômetro linear, sendo que um dos

resistores não tem o valor conhecido.

FIGURA 1 – A figura mostra a ponte montada com R3 desconhecido

Iniciamos o experimento ativando a fonte e verificando a tensão central com o

auxílio do multímetro em função voltímetro, sendo que o potenciômetro estava

ajustado de forma a exercer a menor resistência possível, o resultado obtido foi de

+0,76V.

FIGURA 2 – A figura mostra a leitura antes da ponte entar em equilibrio

O potenciômetro foi deslocado na direção horária levemente até que o valor

registrado no instrumento de medição atingisse 0V, ao alcançar este valor, a fonte foi

desativada e o potenciômetro foi removido do circuito e com o auxílio do multímetro

em função ohmímetro, aferiu-se o valor de 147,8Ω.

FIGURA 3 – A figura mostra a ponte em equilibrio, o multimetro acusa 0V.

Logo já é possível determinar o valor da resistência desconhecida, através da

fórmula:

R2.R3 = R1.Rv

R3= 98,53 Ω


a) Recrie o experimento utilizando diferentes resistores e potenciômetro,

utilisados anteriormente.

5. REFERÊNCIAS

Capuano, F. G., & Marino, M. A. (2009). Laboratório de Eletricidade e Eletrônica (24ª

Edição ed.). Érica.

Gussow, M. (2009). Eletricidade Básica (2ª Edição ed.). (J. L. Nascimento, Trad.) Porto

Alegre: Bookman.






Aluno: Silvio Marcos Pilatti

Tema: Circuito RC em série


1. INTRODUÇÃO

1.1. CAPACITOR

Um capacitor é um dispositivo útil para armazenar carga elétrica e energia,

consistindo de dois condutores isolados um do outro entre os quais existe um


PR

material isolante (dielétrico), como o ar, papéis, vidro, entre outros, que define o tipo

de capacitor.

Ligando-se um capacitor à uma fonte de tensão contínua, por exemplo uma

bateria, há transferência de carga de um condutor para o outro (através da bateria)

até que a ddp entre os dois condutores devido às cargas iguais e opostas seja igual

à ddp entre os terminais da fonte, nesse instante o capacitor estará carregado.

Existem vários tipos de capacitores, a figura abaixo mostra alguns exemplos.

Em um circuito, o capacitor geralmente é representado da forma mostrada na

figura abaixo:

A quantidade de carga separada, Q, depende da geometria do capacitor (por

exemplo, da área e da separação entre as placas no caso de um capacitor de placas

paralelas) e é diretamente proporcional à ddp aplicada, V. A constante de

proporcionalidade é chamada capacitância, C. Então:

V

QC

Onde:

C = Capacitância

Q = Carga Elétrica

V = Tensão

Quando aplicarmos uma tensão igual a 1 volt (V) e o capacitor armazenar 1

Coulomb (C), teremos então uma capacitância igual a 1 farad (F).

Devido às dificuldades construtivas, os capacitores encontram-se situados em

faixa de valores submúltiplos do farad como o micro farad (μ F), nano farad (nF) e o

pico farad (pF).

1 μ F = 10-6 F

1 nF = 10-9 F

1 pF = 10-12 F

A figura abaixo representa uma situação prática de carga e descarga de um

capacitor, usando uma bateria (neste caso duas pilhas) e um LED.

Abaixo temos a representação do fluxo de elétrons num processo de carga (a)

e descarga (b) de um capacitor.

1.2. Circuito RC em série

Se ligarmos em série um capacitor, um resistor e uma bateria, estamos

construindo o que chamamos circuito RC em série.

Quando um circuito é ligado, há um período de transição, durante o qual a

corrente e a queda de tensão variam de um valor inicial até um valor final em todos

os elementos. Depois deste período de transição, chamado transiente, o circuito é

dito estar em regime estacionário.

Analisemos agora o circuito transiente RC com tensão contínua aplicada,

conforme mostra a figura:

Tomemos a chave S na posição B. Nesta posição o capacitor estará

descarregado. Quando colocamos a chave na posição A, o capacitor começa a

carregar até atingir um valor máximo de carga, Qmáx = ε.C.

A tabela abaixo identifica as expressões matemáticas para carga e descarga

do capacitor.

O instante t = RC é denominado constante de tempo capacitiva do circuito, e

indicado pela letra τ . De acordo com a equação t = RC, uma constante de tempo é

igual ao tempo necessário para carregar um capacitor até 63% de sua tensão máxima.

Em geral, pode-se considerar um capacitor completamente carregado após decorrido

um tempo da ordem de cinco constantes de tempo (t = 5τ) pois neste caso VC = 99%

de V0.

Logo teremos:

1. Num instante inicial (chave S na posição A, figura 6): t = 0, temos VR = V0 e

VC = 0

2. Num instante intermediário: t = RC, temos VR = 0,37V0 e VC = 0,63V0

3. Ao fim do carregamento: t = ∞, temos VR = 0 e VC = V0

O gráfico abaixo mostra a variação da tensão no capacitor e no resistor em

função do tempo de carga do capacitor.

2. OBJETIVOS

a) Levantar, em um circuito RC, curvas de tensão no resistor e no capacitor em função

do tempo durante a carga do capacitor.

b) Levantar, no mesmo circuito RC, curvas de tensão no resistor e no capacitor em

função do tempo durante a descarga do capacitor.

c) Medir a constante de tempo de um circuito RC.


Materiais e componentes

• 1 Fonte de tensão 12V DC;

• 1 resistor 100kΩ x 1/8W (marrom, preto, laranja);

• 1 capacitor de 1000 μF/25V;

• 1 Cronômetro;

• 3 Conectores Jacaré;

• 2 Voltímetros;

• 4 Fios link;

• 1 Placa Protoboard.

4. PROCEDIMENTOS

4.1 CONSTANTE DE TEMPO- CARREGANDO O CAPACITOR

a) Faça a montagem do circuito da figura 6, utilizando o capacitor e o resistor

fornecidos;

b) Conecte um voltímetro em paralelo com o capacitor;

c) Conecte um voltímetro em paralelo com o resistor;

d) Cuidado !! O terminal (+) do capacitor é o borne vermelho.

e) Como o capacitor suporta no máximo 25V, utilize uma escala do voltímetro maior

que este valor.

f) Ligue a chave S no ponto A, ao mesmo tempo que o cronometro, anotando os

valores de tensão no resistor e no capacitor em intervalos de tempo de 10 segundos,

usando a tabela abaixo:

g) Faça o diagrama tensão versus tempo (V x t) para o capacitor e para o resistor.

h) Qual o valor da constante de tempo? Compare o valor experimental com o valor

calculado τ = RC.

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

i) Qual é a relação entre a constante τ e o tempo de carga do capacitor?

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

4.2. CONSTANTE DE TEMPO – DESCARREGANDO O CAPACITOR

O procedimento é análogo ao anterior, exceto pelo fato de que o capacitor é

descarregado por meio do resistor.

a) Ligue a chave S no ponto B gerando um curto circuito.

b) Anote, na tabela abaixo, o valor das tensões no resistor e no capacitor, em

intervalos de tempo de 10 segundos:

c) Faça o diagrama tensão versus tempo (V x t) para o capacitor e para o resistor, no

processo de descarga:

d) Faça um diagrama tensão versus tempo (V x t) para o capacitor no processo de carga e descarga.

5. REFERÊNCIAS

HALLIDAY, D., RESNICK, R. Fundamentos de Física, 3.ed,Rio de Janeiro: Livros

Técnicos e Científicos Editôra S.A, 1993. v.3, p. 125 _ 129.

TIPLER, P. A. Física, 2.ed, Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1984. v.2a, p. 714 - 717.

Roteiros para Laboratório _ Eletricidade e Magnetismo, IF-

UFRGS,www.if.ufrgs.br/fis01202/index_lab.html, página acessada em 11/05/2015.

Zaro, M., Borchardt I. e Moraes J.: Experimentos de Física Básica - eletricidade,

magnetismo, eletromagnetismo - 1982.

CREDER, H. Instalações Elétricas. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos,

Editora S.A., 1974.



Aluna: Geislana Padeti Ferreira Duminelli

Tema: Circuito simples de controle de brilho de um LED com potenciômetro


1. INTRODUÇÃO

Um potenciômetro é um componente eletrônico que possui resistência

elétrica ajustável. Geralmente, é um resistor de três terminais onde a conexão central

é deslizante e manipulável. Se todos os três terminais são usados, ele atua como

um divisor de tensão.

Existem comercialmente, potenciômetros confeccionados com substrato em fio

e carvão condutivo, a depender da corrente elétrica que circula nestes. Há

potenciômetros cujo giro é de 270 graus e outros de maior precisão chamados multi-

voltas.

Em relação à curva de resposta em função do ângulo de giro do eixo, existem

dois tipos de potenciómetros, os lineares (sufixo B ao final do código) e os logarítmicos

(sufixo A ao final do código comercial do valor).

Exemplo de especificação de potenciômetro linear: 50 KΩ, ou seja, de 50.000 ohms,

linear.

Os potenciômetros lineares possuem curva de variação de resistência

constante (linear) em relação ao ângulo de giro do eixo. Os potenciômetros

logarítmicos, por sua vez, apresentam uma variação de resistência ao ângulo de giro

do eixo mais adaptada à curva de resposta de audibilidade do ouvido humano.

Considerando um aparelho de som, os potenciômetros lineares são recomendados

para uso em controle de tonalidade (graves, médios e agudos) já os logarítmicos são

mais recomendados para controles de volume.




https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletr%C3%B4nica

https://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_el%C3%A9trica

https://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_el%C3%A9trica

https://pt.wikipedia.org/wiki/Divisor_de_tens%C3%A3o

2. OBJETIVO

Montagem de um circuito utilizando o potenciômetro para controle de brilho

de um LED. O potenciômetro é um componente eletrônico de resistência variável

geralmente utilizado para ajustar parâmetros, como o volume de aparelhos de

som, brilho e contraste de telas LCD. Mas pode ser utilizado como um sensor de

posição em robôs e equipamentos industriais, onde são destinados a informar a

angulação exata de um braço mecânico, ver figura 1, os símbolos dos

componentes eletrônicos a serem utilizados.


1 Multímetro

Pontas de prova

Cabos de conexão

1 LED

1 Potenciômetro de três terminais: 100 kΩ

1 Resistor: 350 Ω.

1 Protoboard

Fonte de tensão

Figura 1: Símbolos dos componentes eletrônicos

Antes da prática, verificar o comportamento da resistência do potenciômetro com o

ohmímetro.

4. PROCEDIMENTOS

a) Conecte o LED, o potenciômetro, o resistor de modo a criar uma ponte entre o

positivo, ânodo, do LED e uma das extremidades do potenciômetro e a fonte variável,

conforme a figura 2.

Figura 2: Circuito elétrico simples com diodo, resistor e potenciômetro

Cálculo de um resistor mínimo para que o LED não venha queimar, na condição do

potenciômetro em 0 Ohm ou na resistência mínima.

Resistência = (Tensão da Fonte – Tensão do LED)/Corrente suportada pelo LED

Este experimento seguirá uma sugestão de uso, podendo ser utilizado um LED de luz

branca de 2 V e 30 mA, com invólucro vermelho e uma fonte de 12 Volts. Assim:

Resistência = (12 - 2)/0,03 A = 333,3 Ohms, conforme a figura 3, poderá calcular o

valor da resistência do resistor fixo, utilizando o código de cores.

Figura 3: tabela de código de cores para resistores

Resistor Ideal -

1ª – Faixa: Laranja (3)

2ª – Faixa: Verde (5)

3º - Faixa [multiplicador]: Marrom (x10)

A partir da fórmula, calculou-se que o ideal seria um resistor de 350 Ohms da cor laranja

– verde – marrom, contudo é comum não se ter o resistor ideal em mãos, por isso procure por

valores aproximados, SEMPRE PARA MAIS!

b) Adicione os fios conectores, um entre o negativo, cátodo, do LED e o negativo,

cátodo, da fonte. O outro entre o positivo, anodo, da fonte e o pino central do potenciômetro.

Cuidado ao conectar os fios, verifique se estão formando as ligações corretas, conforme a

figura 4.

Figura 4: Representação esquemática da montagem do circuito


1. Calcule o valor da intensidade da corrente elétrica teoricamente nas condições em

que o potenciômetro estiver na mínima e máxima resistência, fazendo uma

analogia com o brilho do Led.

2. Agora, de acordo com o exercício 01, faça a comprovação dos resultados

utilizando o multímetro e medindo em seu circuito.

3. Comprove pela Lei de Kirchhoff das tensões, a medida de tensão em cada

componente teoricamente e na prática, em seguida faça a soma.

Tabela 1 – Medida de tensão de cada componente (Volts)

Tensão (V) Teórico Tensão (V) Prático

Led

Potenciômetro

Resistor

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A montagem do circuito proporciona ao estudante, um aprendizado satisfatório, pois a

partir do momento em que o LED ascende, se torna imprescindível verificar que ao girar o

botão do potenciômetro será possível perceber a alteração de intensidade luminosa. Isso

ocorre porque, o potenciômetro é um componente eletrônico, assim como o resistor, capaz de

restringir a passagem de corrente elétrica, contudo a resistência do potenciômetro é ajustável,

variando de 0 Ohms a resistência máxima do componente. Quando se aumenta a resistência

do potenciômetro, a corrente chega com menor intensidade ao LED, e quando se diminui a

resistência, a corrente chega ao LED com maior intensidade, aumentando a luminosidade.

6. REFERENCIAS

BATISTA, Michel Corci; FUSINATO, Polônia Altoé; Eletricidade Básica, Caderno de

Atividades Experimentais, Editora Massoni; 1ª Edição, Maringá-PR, 2014.

https://sites.google.com/site/netaula/blog/circuitosimplesdecontroledebrilhodeumledc

ompotenciometro, visitado em 13 de abril de 2015 as 09:25.

https://www.youtube.com/watch?v=HGi0ofysniw, visitado em 13 de abril de 2015 as

09:31.



Aluna: Joslaine de Lima

Tema: Transformadores


1. INTRODUÇÃO

Transformadores são dispositivos que transformam tensão ou corrente elétrica

em níveis de grandeza diferentes, para aplicações específicas. Em princípio não há

uma transformação de energia, apenas mudanças nos valores de tensão e/ou

corrente, porém há perdas, e a energia resultante torna-se menor que a energia

inicial.

Um transformador é composto de, no mínimo, uma bobina primária e outra bobina

secundária. Quando alimentamos a bobina primária com uma tensão elétrica, esta

gera um campo magnético que irá interferir na bobina secundária, induzindo uma

corrente elétrica nesta, ocasionado o surgimento de uma tensão elétrica na bobina

do secundário como indicado na figura 1.




Figura 1 – Indução da Corrente elétrica

Porém, para haver corrente induzida, é necessário que a espira do

secundário corte linhas de força diferentes. Como o transformador não é móvel,

é necessário que o campo magnético seja variável, portanto, um transformador só

funciona com corrente alternada.

Sabemos que o campo magnético de uma bobina é diretamente proporcional

à tensão aplicada e ao número de espiras que a compõe. Assim também uma

bobina que está sendo induzida terá sua corrente induzida diretamente proporcional

ao campo magnético ao qual está exposta e ao número de espiras que a compõe.

Daí surge a seguinte expressão:

Isto resulta na relação de transformação: se um transformador é composto de

600 espiras no primário e 60 espiras no secundário, terá uma relação de 10:1

(redutor). Isto quer dizer que a tensão injetada no primário será reduzida em 10

vezes no secundário.

Sabemos que o transformador não transforma energia, portanto, a potência

elétrica do primário, desprezando as perdas, será igual à potência do secundário.

SECUNDÁRIOPRIMÁRIOPP

Em termos de tensão e corrente,

isto quer dizer:

SECUNDÁRIOSECUNDÁRIOPRIMÁRIOPRIMÁRIOIVIV ..

Quanto à forma de onda, acontece uma inversão do sinal do primário, devido

à transmissão por campo magnético (defasagem 90° corrente e campo) como

mostrada na figura 2.

Figura 2 - Relação de fase entre as

bobinas de um transformador

2. OBJETIVO

Compreender o funcionamento de um transformador e aprender a medir sua

resistência e tensão.

3. MATERIAIS NECESSÁRIOS:

1 transformador com saída 9V+9V

1 multímetro

4. PROCEDIMENTOS

4.1. TESTE DO TRANSFORMADOR A FRIO – medida de sua resistência.

a) Inicialmente coloca-se o multímetro na escala de resistência (fundo de escala

200Ω).

b) Em seguida meça a resistência entre o fio preto e o fio azul e anote na

tabela 1.

c) Agora meça a resistência entre o fio azul e o fio vermelho e anote na tabela

1.

Rpreto - azul

Razul -

Vermelho

Tabela 1: valor da resistência medida no primário do transformador

Porque você fez essa medida?

Este tipo de transformador possui um único primário para 220 V. Ligando um

fio extremo com o central do primário, ele funciona em 127 V. Caso o transformador

que você deseja utilizar esteja sem identificação a ligação em 127V deve ser feita

do central para o extremo de menor resistência

4.2. MEDIÇÃO DE TENSÃO NO SECUNDÁRIO DO TRANSFORMADOR

a) Inicialmente coloque a chave seletora do multímetro na escala de tensão

alternada (20V~);

b) Monte o circuito da figura abaixo;

CUIDADO PARA NÃO TOMAR UM CHOQUE E NEM FECHAR UM CURTO

CIRCUITO ENTRE OS FIO!

c) Faça a medida da tensão entre o fio preto (central do secundário) e uma

extremidade e anote o valor na tabela 2.

d) Faça a medida da tensão entre o fio preto (central do secundário) e a outra

extremidade e anote o valor na tabela 2.

e) Faça a medida da tensão entre as duas extremidades e anote o valor na

tabela 2.

Tensão medida (Vrms)

Fio central e

extremidade 1

Fio central e

extremidade 2

Extremidade 1 e

extremidade 2

Tabela 2: valor da tensão medida no secundário do transformador

f) Preencha a tabela 3.

Tensão medida (Vrms)

Tensão calculada (Vp)

Fio central e

extremidade 1

Fio central e

extremidade 2

Extremidade 1 e

extremidade 2

Tabela 3: valor da tensão calculada no secundário do transformador

5. REFERÊNCIAS

GOUVEA. L. Transformadores monofásicos. 2010. Disponível em:

<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe5CcAG/transformadores-monofasicos>.

Acesso em 20 de abr. 2015.

BATISTA, M.C., FUSINATO, P.A., Eletricidade Básica: caderno de atividades

experimentais; Maringá: Massoni, 2014.

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe5CcAG/transformadores-monofasicos



Aluna: Elissandra Beneti Cateli Mangolin

Tema: Mini-motor elétrico


1. INTRODUÇÃO

A força magnética é resultado da interação entre dois corpos dotados de

propriedades magnéticas, como ímãs ou cargas elétricas em movimento.

A força magnética, ou força de Lorentz, é resultado da interação entre dois

corpos dotados de propriedades magnéticas, como ímãs ou cargas elétricas em

movimento.

No caso das cargas elétricas, a força magnética passa a existir quando

uma partícula eletricamente carregada movimenta-se em uma região onde atua

um campo magnético.

Considerando que uma carga pontual Q, com velocidade v, é lançada em uma

região onde existe um campo magnético uniforme B, passa a atuar sobre ela uma

força magnética com intensidade dada pela seguinte equação:

F = Q.v.B.senα

*α é o ângulo entre os vetores da velocidade v e do campo magnético B.

A direção do campo magnético é perpendicular ao plano que contém os

vetores v e B, e o sentido é dado pela regra da mão direita. Observe a figura:




http://www.brasilescola.com/fisica/campo-magnetico-uniforme.htm

http://www.brasilescola.com/fisica/a-regra-mao-direita.htm

FIGURA 1 – A regra da mão direita mostra o sentido da velocidade, do campo e da força magnética

Fonte: http://www.brasilescola.com/fisica/forca-magnetica.htm

Veja que o dedo médio aponta na direção da velocidade v em que a carga

está movimentando-se, já o indicador indica a direção do campo magnético B. O

polegar aponta no sentido da Força magnética F.

O movimento adquirido pela carga elétrica ao entrar em contato com o campo

magnético depende do ângulo em que ela foi lançada.

A unidade de medida da força magnética é a mesma de qualquer outro tipo

de força: o Newton. Existem inúmeras aplicações da força magnética, dentre elas,

podemos citar os motores elétricos.

2. OBJETIVO

O experimento objetiva levar o aluno a ter um contato maior com os motores

elétricos, bem como ajudá-lo a entender o princípio de funcionamento desses

motores.

É um experimento de baixo custo que visa à interação dos alunos com o

estudo da física aplicada no dia a dia.

Você aprenderá a montar um motor elétrico básico (realmente básico), com

uma rotação de até 10.000 rpm, em apenas 30 segundos!

Trata-se montar uma composição com elementos simples que atuam com

base nos princípios de funcionamento de um motor elétrico.

http://www.brasilescola.com/fisica/forca-magnetica.htm

http://www.brasilescola.com/fisica/aplicacoes-forca-magnetica-um-condutor.htm


Um parafuso simples de rosca soberba (usado em madeira de cabeça chata);

Uma pilha alcalina tamanho grande (1,5 V);

Um fio de cobre (condutor) de aproximadamente 8 polegadas (20 cm), com as

pontas descascadas;

Um imã de neodímio de 22 mm x 10 mm (pode ser outro, porém circular);

Uma base de metal que seja atraído pelo ímã de neodímio, que lembre uma

hélice (pode ser a tampa de uma extrato de tomate);

FIGURA 2 – Materiais utilizados: Parafuso (cabeça chata), hélice de tampa de extrato de tomate,

pilha 1,5V, fio de cobre e o ímã de neodímio

4. PROCEDIMENTOS

4.1 Junte o ímã de neodímio com a base do parafuso de um lado e do outro junte a

base de metal em forma de hélice (fig. 3);

FIGURA 3 – Primeira parte do procedimento

4.2 Feito isso, coloque a ponta do parafuso no polo positivo da pilha, pressionando

uma extremidade do fio de cobre no seu lado oposto (polo negativo), (fig. 4);

FIGURA 4 – Mini motor montado

Pronto, seu motor está finalizado.

Para “dar ignição”, basta tocar o ímã de neodímio com a outra ponta do fio de cobre.

O parafuso passará a executar voltas o suficiente para estampar um sorriso em seu

rosto.


a) Como podemos vaiar a velocidade do giro do parafuso?

b) O que acontecerá se o parafuso ficar do lado negativo da pilha? Justifique?

c) O que acontecerá se ímã for invertido, inverter os lados do parafuso com a

hélice? Justifique.

d) Qual o sentido da força magnética, velocidade e campo através da regra da

mão direita, para os itens 2 e 3.

5. REFERÊNCIAS

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo, Volume 3; LTC; 2012.

KAZUHITO, Yamamoto; FUKE, Luiz Felipe; Física para o Ensino Médio: Eletricidade Física Moderna, Volume 3, Saraiva, pg.219, 2013. MENDES, Marieane; Força Magnética. Disponível em: http://www.brasilescola.com/fisica/forca-magnetica.htm. Acesso em 29 de junho de 2015.

http://www.brasilescola.com/fisica/forca-magnetica.htm



Aluna: Washington Roberto Lerias

Tema: Motor Elétrico Caseiro Didático


1. INTRODUÇÃO

É fascinante o fato de poder dominar alguma tecnologia, aplicando e confirmando os

conhecimentos teóricos na prática. A montagem do motor elétrico e as atividades propostas

neste experimento são direcionadas à última aula de eletromagnetismo do 3º ano do ensino

médio.

2. OBJETIVOS

Este experimento tem como objetivo, explorar conteúdos do eletromagnetismo,

utilizando materiais de baixo custo, na construção de um motor elétrico caseiro e seus

princípios de funcionamento.




3. MATERIAIS

Fig.1 - Materiais utilizados

1 pilha grande 1,5V

1 ímã de auto falante

60cm de fio sólido fino esmaltado desencapado; Sugestão de 19-21 awg

30cm de fio sólido grosso; Sugestão de 1,5-2,5 mm

1 ferro de solda

estanho

pasta de solda

lixa

alicate de bico

alicate de corte

régua ou trena

multímetro

4. PROCEDIMENTOS

4.1. MONTAGEM

Cortar o fio grosso em duas partes iguais de 10 a 15 cm;

Fig.2 - Fio que servirá de mancal

Descascar e lixar bem as duas extremidades;

Fazer um gancho com a abertura para cima em uma das extremidades de

ambas as partes, conforme figura, que servirá de suporte (mancal) para os

eixos da espira;

Fig.3 - Modelo de mancal

Soldar a outra extremidade das partes na pilha, uma no lado positivo e a outra

no seu lado negativo, de forma que as partes fiquem paralelas entre si;

Fig.4 - Mancal soldado na pilha

Com o auxílio de algum cilindro com cerca de 3 cm a 4cm de diâmetro, dar 5

voltas com o fio mais fino, cuidando que sobre uns 5 cm de cada lado e

centralizado conforme a figura, que servirá de eixo de rotação;

Fig.5 - Espira circular

Lixar as extremidades dos eixos que estarão em contato com o suporte

(mancal), conforme esquema abaixo:

Fig. 6 - Esquema para confecção da espira de forma a simular corrente alternada

Coloque os eixos da espira nos ganchos dos suportes da pilha;

Aproxime o ímã direcionado à espira e a espira girará segundo o princípio de

funcionamento de um motor elétrico.

4.2. PROCEDIMENTOS TEÓRICO-METODOLÓGICOS

Medir a resistência (R)da espira com o ohmímetro; R = ___________Ω(ohm)

Medir a diferença de potencial (U) da pilha com o voltímetro; U = ___________V(volt)

Utilizando a Lei de Ohm, U=Ri, calcular a corrente elétrica (i) estimada que

passa pela espira;

i = ____________A(ampère)

Medir a corrente elétrica e compará-la com a estimada; i = ____________A(ampère)

Calcular o campo magnético ou o módulo do vetor indução magnética (B) produzido pela corrente elétrica que atravessa a espira circular, sabendo que:

onde B no SI equivale ao A/m = T(tesla), n = nº de espiras,

µ0=4π.10-7 Tm/A = permeabilidade magnética no vácuo e = diâmetro das

espiras

B5 = ___________ T(tesla)

Utilizando a Regra da Mão Direita, discutir a direção e o formato do campo magnético;

Fig.8 - Regra da mão direita para uma espira circular

Calcular a Força Magnética (FM) utilizando a expressão:

onde l=comprimento do fio e = ângulo entre as direções do campo

magnético e a corrente elétrica

FM = _____________N

Utilizando a regra da mão esquerda, identificar as direções do Campo

Magnético, Corrente Elétrica e a Força magnética.

Fig.9 - Regra da mão esquerda

Calcular a potência elétrica (Pot ) do motor, utilizando-se da equação: Pot = iU

Pot = _____________W

Calcular a energia elétrica Eel que o motor consumirá em kWh se ele

permanecer ligado por 48h: Eel = P.Δt

Eel = _____________kWh

4.3. QUESTÕES E PROPOSTA DE ATIVIDADES

1) Como você faria para achar a frequência de rotação deste motor?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

2) Que dispositivo você colocaria no motor para ajudar a impulsionar o início da

rotação, ou seja, vencer a inércia?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

3) Como você faria para solucionar o problema do atrito entre o eixo e a base

(mancal)?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

4) Quais são as vantagens e desvantagens de se fazer muitas espiras neste

experimento?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

5) Quais as maiores dificuldades que você enfrentou para realizar este experimento?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

6) O que acontecerá se a espira se esquentar demais?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

7) Projete e construa o seu próprio protótipo de motor elétrico, buscando aperfeiçoar

e solucionar as dificuldades encontradas na sua construção e funcionamento:

5. REFERÊNCIAS

ALEXANDER, C.K.; SADIKU, M.N.O. Motores Elétricos e Acionamentos: Série

Tekne. 2013.

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física 3,

Eletromagnetismo, Saraiva, 2012, 9ª Edição.

Documents

PR - Paraná...Física Básica. Volume único- Nicolau e Toledo. Física Básica - Mecânica - 1a. Edição Alaor S. Chaves e José Francisco de Sampaio Editora LAB, 2007. Gaspar,