Relatório final de física ii eletricidade

CENTRO UNIVERSITÁRIO UNINOVAFAPI

BACHARELADO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

FÍSICA II

ARIEL DAS NEVES BRAGA

CRISTIANO DA SILVA

FRANCISCO DAS CHAGAS ALVES DE OLIVEIRA

SIMÃO PEDRO DE CARVALHO E SILVA

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

EXPERIENCIAS COM ELETRICIDADE

Teresina – PI

Maio de 2015

ARIEL DAS NEVES BRAGA

CRISTIANO DA SILVA

FRANCISCO DAS CHAGAS ALVES DE OLIVEIRA

SIMÃO PEDRO DE CARVALHO E SILVA

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

EXPERIENCIAS COM ELETRICIDADE

Atividade realizada para a disciplina de Física II, do

curso de Engenharia de Produção da faculdade

Uninovafapi como requisito para obtenção de nota.

Profº Msc: Samuel Pimentel Costa

Teresina – PI

Maio de 2015

RESUMO

Neste trabalho se buscou compreender de forma prática como se comportam os

fenômenos elétricos vistos em sala de aula, a partir das análises realizadas em cada

um dos 3 experimentos e com base no roteiro previamente confeccionado pelo

professor. O bom entendimento teórico foi de fundamental importância para uma

correta compreensão dos experimentos bem como dos resultados a serem

alcançados. A aula teórica de física sempre fica mais interessante quando o aluno

verifica na prática ou como dizem em “campo”, que aqueles itens são importantes na

nossa vida e isso se dá através dos experimentos feitos em laboratório, portanto, foi

de grande importância o uso do laboratório de física para mostrar aos acadêmicos

de engenharia de produção que a física pode ser muito mais útil para a nossa vida

do que realmente pensamos.

Palavras-chave: Energia, resistores, placa de circuitos, tensão, capacitor.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS E TABELAS UTILIZADAS

INTRODUÇÃO

1 OBJETIVO ............................................................................................................... 7

2 ANÁLISE TEÓRICA ................................................................................................ 8

2.1 Corrente Elétrica ............................................................................................... 8

2.2 Intensidade de Corrente Elétrica ....................................................................... 9

2.3 Unidade de Intensidade de Corrente Elétrica .................................................. 11

2.4 Sentido Convencional da Corrente Elétrica ..................................................... 11

2.5 Circuito Elétrico ............................................................................................... 12

2.6 Medida da Intensidade de Corrente Elétrica ................................................... 13

2.7 Resistores ....................................................................................................... 14

2.8 Lei de Ohm. Resistência Elétrica .................................................................... 15

2.9 Unidade de Resistência Elétrica ...................................................................... 17

2.10 Associação de Resistores: Série, Paralelo e Mista ....................................... 17

3 PRÁTICAS E EXPERIMENTOS ............................................................................ 19

3.1 Primeira Prática - Placa de Ensaios de Circuitos Elétricos .............................. 19

3.1.1. Experimento I - Parte I ............................................................................. 19

3.1.2. Experimento I - Parte II ........................................................................... 19

3.1.3. Experimento I - Parte III .......................................................................... 20

3.2 Segunda Prática - Resistores ......................................................................... 20

3.2.1. Experimento II ......................................................................................... 20

3.3 Terceira Prática - Associação de Resistores ................................................... 21

3.3.1. Experimento III - Parte I ........................................................................... 21

3.3.2. Experimento III - Parte II ......................................................................... 22

4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS ...................................................... 24

4.1 Resultado da Primeira Prática ......................................................................... 24

4.2 Resultado da Segurança Prática ..................................................................... 24

4.3 Resultado da Terceira Prática ......................................................................... 25

5 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 27

REFERÊNCIAL BIBLIOGRÁFICO ........................................................................... 28

LISTA DE FIGURAS E TABELAS UTILIZADAS.

Figura 1. Gerador usado em automóveis

Figura 2a. Condutor metálico em equilíbrio eletrostático

Figura 2b. Elétrons livres na seção transversal do condutor metálico

Figura 3. Movimento ordenado de elétrons no condutor

Figura 4. Elétrons atravessando a seção no intervalo Δt

Figura 5. A pilha como exemplo de corrente contínua constante

Figura 6. A tomada como exemplo de corrente alternada

Figura 7. Sentido da corrente elétrica no campo elétrico

Figura 8. Circuito elétrico entre a bateria e a lâmpada

Figura 9. Chave Ch para fechar ou abrir um circuito elétrico

Figura 10. Amperímetro usado para medir a intensidade da corrente elétrica

Figura 11a. Medida da corrente com amperímetro - Circuito com apenas um caminho

Figura 11b. Medida da corrente com amperímetro - circuito com corrente ramificada

Figura 12. Resistor mantido em temperatura constante

Figura 13. Representação de um resistor em circuitos elétrico

Figura 14. Circuito elétrico e representação esquemática do circuito

Figura 15: Associação em série de n resistores

Figura 16: Associação em paralelo de n resistores

Figura 17: Associação mista de resistores

Tabela 1. Resistores iguais

Tabela 2. Resistência de associação em série

Tabela 3. Resistência de associação em paralelo

Tabela 4. Resistência de associação mista

Tabela 5. Resistores diferentes




Tabela 9. Valores das resistências dos 10 resistores

6

INTRODUÇÃO

Os fenômenos elétricos estão presentes em nossa vida diária, desde quando

acendemos uma lâmpada até quando ligamos o carro ou talvez quando viajamos

de avião entre um lugar e outro. Portanto, a eletricidade é algo que nos cerca e

convive conosco desde muitos anos atrás quando os físicos, em especial os

ingleses, começaram a fazer as primeiras descobertas desta força tão importante

e essencial em nossos dias atuais.

Este trabalho é um exemplo bem simples disso, ao desenvolver

experimentos, que embora simples, mas que servem para demonstrar com

precisão e firmeza que as teorias postuladas por Michael Faraday, Coulomb,

Ohm e outros físicos realmente funcionam e são válidas até os nossos dias

atuais. As idéias sobre resistores, potencial elétrico, associação em série,

paralelo, mista e outras mais foram de forma bem simples visualizadas pelos

alunos durante as aulas práticas de física.

Portanto, os resultados obtidos além de serem importantes para fundamentar

teorias seculares também são importantes para fazer com que o acadêmico de

engenharia de produção entenda que a eletricidade irá fazer parte da sua vida

diária e que para se sair bem no mercado será importante compreender esse

pedaço da historia da ciência.

No desenvolvimento deste material se buscou aplicar os fundamentos

requisitados pelas normas da ABNT sobre trabalhos acadêmicos.

7

1 OBJETIVO

O objetivo principal deste material acadêmico foi mostrar aos alunos do curso

de engenharia de produção que as teorias a cerca dos fenômenos elétricos são

facilmente observados em nosso cotidiano e que o bom conhecimento destes

não só poderá ser útil em nossa vida, mas também essencial para o nosso futuro

profissional uma vez que em toda e qualquer empresa em que viermos a atuar a

eletricidade estará presente e nos caberá em muitas situações tomar decisões

que demandarão uma boa compreensão sobre eletricidade.

Os experimentos realizados na placa de circuitos elétricos foram de

fundamental importância para a nossa compreensão sobre como se dá a

condução da energia eletrica entre resistores em série, paralelo e mista, bem

como o uso dos equipamentos de medição, potenciômetro e multímetro foram de

igual modo importante para a nossa familiaridade com as medições que devem

ser auferidas

A conduta do professor em nos explicar como é o comportamento da energia

elétrica quando submetida à placa de circuitos nos foi de grande proveito para o

alcance dos resultados esperados bem como dos cálculos realizados. Nenhuma

dificuldade relevante foi observada bem como não houve nenhum imprevisto. Os

resultados de todos os experimentos foram anotados, analisados e em seguida

chegou-se a uma conclusão sobre os mesmos.

8

2 ANÁLISE TEÓRICA

Para uma correta compreensão dos procedimentos a serem realizados se fez

necessária uma breve análise teórica a cerca dos principais itens a serem vistos

aqui.

2.1 Corrente Elétrica

Considere um aparelho como o da figura 1, cuja função é manter entre seus

terminais A e B uma diferença de potencial elétrico (ddp) expressa por VA - VB .

Esse aparelho é chamado de gerador elétrico e seus terminais A e B são

denominados pólos. O pólo positivo é o de maior potencial VA e o pólo negativo é

o de menor potencial VB .

Figura 1. Gerador usado em automóveis

Considere, agora, um condutor metálico em equilíbrio eletrostático (figura 2).

Sabemos que os seus elétrons livres estão em movimento desordenado, com

velocidades em todas as direções, porém sem saírem do condutor, não

produzindo, portanto, efeito externo. Todos os pontos do condutor metálico em

equilíbrio possuem o mesmo potencial elétrico.

Figura 2. (a) Condutor metálico em equilíbrio eletrostático. (b) Elétrons livres na seção

transversal do condutor metálico

9

Ligando-se esse condutor aos pólos A e B do gerador elétrico, ele ficará

submetido à ddp VA - VB , que origina, no interior do condutor, o campo elétrico E ,

orientado do pólo positivo para o pólo negativo. Nesse campo elétrico, cada

elétron fica sujeito a uma força elétrica Fe = q

E (de sentido oposto ao do vetor

E ,

pois a carga elétrica do elétron é negativa). Sob ação da força elétrica Fe , os

elétrons livres alteram suas velocidades, adquirindo, na sua maioria, movimento

ordenado, cuja velocidade média tem a direção e o sentido da força Fe (figura 3).

Esse movimento ordenado de cargas elétricas constitui aquilo que chamamos na

física de corrente elétrica. É importante realçar que os elétrons livres, apesar de

seu movimento ordenado, colidem continuamente com os átomos do material,

seguindo trajetórias irregulares e com velocidades médias muito pequenas. Eles

avançam no sentido da força elétrica, superpondo-se ao movimento caótico que

resulta dos choques com os átomos do condutor.

Figura 3. Movimento ordenado de elétrons no condutor

O papel de grande importância que a Eletricidade desempenha na vida

moderna baseia-se na corrente elétrica. A parte da Eletricidade que estuda a

corrente elétrica e os efeitos produzidos pelo caminho por onde ela passa

denomina-se eletrodinâmica.

2.2 Intensidade de Corrente Elétrica

Suponha um condutor metálico (figura 4), ligado aos terminais de um gerador.

Seja n o número de elétrons que atravessam a seção transversal desse condutor

desde o instante t até o instante t + Δt. Como cada elétron apresenta, em

módulo, a carga elementar e, no intervalo de tempo Δt passa por essa seção

transversal uma carga elétrica cujo valor absoluto é dado por: Δq = ne.

10

Figura 4. Elétrons atravessando a seção no intervalo Δt

Define-se intensidade média de corrente elétrica, no intervalo de tempo t a t +

Δt, como o quociente:

im = ∆q

∆𝑡

Quando a corrente varia com o tempo, define-se intensidade de corrente em

um instante t como sendo o limite para o qual tende a intensidade média, quando

o intervalo de tempo Δt tende a zero:

i = lim∆𝑡 0∆𝑞

∆𝑡

Denominamos corrente contínua constante toda corrente de sentido e

intensidade constantes com o tempo. Nesse caso, a intensidade média da

corrente elétrica im em qualquer intervalo de tempo Δt é a mesma e, portanto,

igual à intensidade i em qualquer constante t.

im = i

A figura 5 mostra o gráfico dessa corrente em função do tempo. Esse é caso

mais simples de corrente elétrica, com o qual se dá todo o estudo da

eletrodinâmica.

A pilha mostrada ao lado do gráfico da figura 5 nos fornece corrente contínua.

Figura 5. A pilha como exemplo de corrente contínua constante

11

Além da corrente contínua constante, é importante estudar a corrente

alternada, que muda periodicamente de intensidade e sentido (figura 6). Os

terminais das tomadas das residências fornecem uma corrente alternada de

freqüência 60 Hz (Hz = hertz = ciclos/segundo).

Figura 6. A tomada como exemplo de corrente alternada

2.3 Unidade de Intensidade de Corrente Elétrica

A unidade de intensidade de corrente é a unidade fundamental elétrica do

Sistema Internacional de Unidades (SI) e denominada ampère (símbolo A), em

homenagem ao cientista francês. Essa unidade é definida por meio de um

fenômeno eletromagnético do qual foge as pretensões deste trabalho.

Os principais submúltiplos do ampère são o miliampère (símbolo mA) e o

microampère (símbolo µA).

1 Ma = 10−3A e 1µA = 10−6A

A unidade de carga elétrica no SI, o Coulomb (C), é definido a partir do

ampère (A), por meio da fórmula Δq = i Δt. Realmente, fazendo i = 1A e Δt = 1s,

teremos Δq = 1C. Assim, podemos escrever que 1C = 1 A 1 s (1 Coulomb = 1

ampère vezes 1 segundo). 1 C é a carga elétrica que atravessa, durante 1s, a

seção transversal de um condutor pelo qual flui uma corrente elétrica de

intensidade 1 A.

2.4 Sentido Convencional da Corrente Elétrica

12

O sentido do movimento dos elétrons é o oposto ao sentido do campo elétrico

no interior do condutor metálico, pois: Fe = q

E e q é negativo.

Conduto, por convenção o sentido da corrente elétrica é igual ao sentido do

campo elétrico no interior do condutor.

Essa convenção é internacionalmente adotada, e a corrente considerada

nessas condições é chamada corrente convencional (figura 7a).

A corrente convencional pode então ser imaginada como se fosse constituída

de cargas livres positivas em movimento (figura 7b); assim, sempre que falamos

em sentido da corrente, estaremos nos referindo ao sentido do movimento

dessas cargas. Portanto, ao mencionarmos corrente em um condutor, estaremos

nos referindo à corrente convencional. Observe que a corrente convencional tem

sentido contrário ao sentido real de movimento dos elétrons. No sentido

convencional, a corrente elétrica entra no gerador pelo pólo negativo e sai pelo

pólo positivo.

Figura 7. Sentido da corrente elétrica no campo elétrico

2.5 Circuito Elétrico

Denominamos circuito elétrico ao conjunto de aparelhos com os quais se

pode estabelecer uma corrente elétrica, como o das fotos abaixo, figura 8. O

gerador é a parte interna do circuito; os demais aparelhos constituem o circuito

externo.

Figura 8. Circuito elétrico entre a bateria e a lâmpada

13

Fechar um circuito é efetuar a ligação que permite a passagem da corrente

elétrica, abrir um circuito é interromper essa corrente. Tais operações se

efetuam, geralmente, por meio de uma chave como a da figura 9.

Figura 9. Chave Ch para fechar ou abrir um circuito elétrico

A bateria e a lâmpada, ligadas por fios condutores, constituem um circuito

elétrico. Ao se fechar a chave (interruptor), há passagem de corrente elétrica e a

lâmpada se acende.

2.6 Medida da intensidade de corrente elétrica

Para medir a intensidade de uma corrente elétrica são construídos aparelhos

geralmente denominados amperímetros (figura 10). Esses aparelhos possuem

dois terminais acessíveis e devem ser colocados no circuito de modo que a

corrente a ser medida possa atravessar o medidor.

Figura 10. Amperímetro usado para medir a intensidade da corrente elétrica

No circuito elétrico da figura 11a, existe apenas um caminho para a corrente

que se quer medir. Verificamos que os amperímetros A1, A2 e A3, colocados em

diversos pontos do circuito, fornecem à mesma indicação i. Para circuitos que

oferecem apenas um caminho para a corrente, a intensidade de corrente é a

mesma em todos os pontos.

14

Figura 11. Medida da corrente com amperímetro. (a) Circuito com apenas um caminho. (b)

circuito com corrente ramificada

No circuito da figura 11b, entre os pontos N` e N`` temos dois trechos de

circuito denominados ramos do circuito principal. Os pontos N` e N`` , nos quais a

corrente se divide, são chamados nós do circuito. Os amperímetros A1e A2 estão

colocados nos ramos e o amperímetro A3, no circuito principal. Com a chave Ch

fechada, as intensidades são, respectivamente, i1, i2 e i. As indicações dos

amperímetros mostram que:

i1+ i2 = i

Considerando o nó N`` , podemos enunciar a seguinte regra, conhecida como

regra dos nós, que é válida para qualquer nó de um circuito: Em um nó, a soma

das intensidades de corrente que chegam é igual à soma das intensidades de

corrente que saem.

2.7 Resistores

Existem elementos de circuitos cuja função, entre outras, é a de transformar

energia elétrica em energia térmica (dissipar energia elétrica) ou limitar a

intensidade da corrente elétrica em circuitos eletrônicos. Tais elementos recebem

o nome de resistores.

São exemplos de resistores que se destinam a dissipar energia elétrica: os

filamentos de tungstênio das lâmpadas elétricas incandescentes; fios de certas

15

ligas metálicas (como nicromo: liga de níquel e de cromo), enrolados em hélice

cilíndrica, utilizados em chuveiros, torneiras elétricas, secadores de cabelos etc.

Os resistores utilizados para limitar a intensidade de corrente que passa por

determinados componentes eletrônicos não tem a finalidade de dissipar energia

elétrica, embora isso aconteça inevitavelmente. Comumente, são constituídos de

um filme de grafite depositado de modo contínuo sobre um suporte cerâmico ou

enrolado em forma de faixas helicoidais.

Os resistores têm como principal propriedade elétrica uma grandeza física

denominada resistência elétrica.

Muitos resistores que se destinam a dissipar energia são, algumas vezes,

chamados impropriamente de “resistências”.

2.8 Lei de Ohm. Resistência Elétrica

Considere o resistor da figura 12, mantido a uma temperatura constante,

percorrido por corrente elétrica de intensidade i, que tem entre seus terminais

uma ddp U.

Figura 12. Resistor mantido em temperatura constante

Mudando-se a ddp sucessivamente para U1, U2,..., o resistor passa a ser

percorrido por correntes de intensidades i1, i2,...

Ohm verificou, experimentalmente, que, mantida a temperatura constante, o

quociente da ddp aplicada pela respectiva intensidade de corrente elétrica

resultava em uma constante característica do resistor:

U

i=

U1

U1=

U2

U2= ... = constante - R

A grandeza R assim introduzida foi denominada resistência elétrica do

resistor. A resistência elétrica não depende da ddp aplicada ao resistor nem da

intensidade de corrente elétrica que o percorre, mas do condutor e de sua

temperatura.

De um modo geral, tem-se:

16

U

i= R ou U = R i

Essas fórmulas traduzem a lei de Ohm, que relaciona a causa do movimento

das cargas elétricas (a ddp U) com o efeito (passagem da corrente elétrica i),

podendo ser enunciada da seguinte maneira: O quociente da ddp nos terminais

de um resistor pela intensidade de corrente elétrica que o atravessa é constante

e igual à resistência elétrica do resistor.

Um resistor que obedece à lei de Ohm é denominado de resistor ôhmico.

Em esquemas de circuito, um resistor é representado pelo símbolo ilustrado

na figura 13, colocando-se, acima ou abaixo, o valor de sua resistência elétrica.

Figura 13. Representação de um resistor em circuitos elétricos

De i = U

R, observamos que, em resistores diferentes sob mesma ddp, é

atravessado por corrente elétrica de menor intensidade aquele que tiver maior

valor de R. Desse modo, a resistência elétrica aparece como uma dificuldade à

passagem da corrente elétrica, o que justifica sua denominação.

Quando a resistência elétrica é muito pequena, como nos fios de cobre de

ligação dos elementos do circuito da figura 14, estes são representados por uma

linha contínua. Nessas condições, os fios são denominados simplesmente

condutores, e sua finalidade é ligar os elementos do circuito. Nesses fios, o efeito

joule pode ser desprezado. Na lâmpada ocorre o efeito joule e, portanto, ela

apresenta uma resistência elétrica R. No esquema do circuito, o gerador é

representado por dois traços paralelos. O traço mais longo representa o pólo

positivo e o mais curto, o negativo.

Figura 14. Circuito elétrico e representação esquemática do circuito

17

2.9 Unidade de resistência elétrica

No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de resistência elétrica

denomina-se Ohm (símbolo Ω), sendo que 1Ω = 1V

1A.

É de emprego freqüente um múltiplo do Ohm: o quiloohm (kΩ), que vale: 1Ω =

10³ Ω.

2.10 Associação de Resistores: Série, Paralelo e Mista

Considerando a Lei de Ohm comentada no item 2.8, é possível definir uma

ligação em série e paralelo entre elementos.

Na associação em série todos os resistores são percorridos pela mesma

corrente elétrica, ou seja, os resistores são ligados um em seguida do outro,

existindo apenas um caminho para a corrente elétrica. A Figura 7 apresenta uma

associação em série de resistores.

Figura 15: Associação em série de n resistores

A diferença de potencial (tensão ou DDP) de uma associação de resistores

em série é a soma das tensões em cada um dos resistores associados. Assim, o

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

que constituem a série:

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

de maneira que todos estão submetidos à mesma diferença de potencial

(tensão). 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. A Figura 8: apresenta uma associação paralela de resistores.

18

Figura 16: Associação em paralelo de n resistores

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

correntes nos resistores associados. Assim, na associação em paralelo, o valor

da resistência equivalente é sempre menor que o valor de qualquer resistência

dos resistores da associação e este valor pode ser obtido com a seguinte

equação:

Resolvendo a equação acima para apenas dois resistores teremos:

Uma associação mista por sua vez é composta quando associamos resistores

em série e em paralelo no mesmo circuito. Na Figura 9, os resistores R1 e R2

estão em série e os resistores R3 e R4 estão em paralelo:

Figura 17: Associação mista de resistores

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.

19

3 PRÁTICAS E EXPERIMENTOS

Todos os experimentos realizados aqui se deram por meio de roteiro

previamente escolhido pelo professor bem como a observação de todos os

apontamentos da revisão teórica.

3.1 Primeira Prática – Placa de Ensaios de Circuitos Elétricos

Este experimento está dividido em 3 partes distintas, entretanto, uma

complementa a outra.

3.1.1 Experimento I – Parte I

Na realização deste experimento se uso o (s) seguinte (s) material (is):

01 Fonte de tensão de 6V;

01 Placa para ensaios de circuitos elétricos;

02 Fios para conexão;

01 Lâmpada de 6V/2W.

Tendo reunido todos esses materiais procedeu-se à sua realização.

1º Montar o circuito na placa para ensaios de circuitos elétricos;

2º Ligar o pólo positivo da fonte de tensão 6V a um dos lados da lâmpada C;

3º Ligar o outro lado da lâmpada C ao pólo negativo da fonte de tensão 6V.

Os resultados obtidos foram anotados.

3.1.2 Experimento I – Parte II


01 Fonte de tensão 6V;






2º Ligar o pólo negativo da fonte de tensão (6V) ao ponto 3 da chave;

3º Ligar o ponto 2 da chave a um dos lados da lâmpada C;

4º Ligar o outro lado da lâmpada C ao pólo positivo da fonte de tensão de 6V;

5º Mudar a posição da alavanca na chave e observar a lâmpada.


20

3.1.3 Experimento I – Parte III


01 Fonte de tensão 6V;






2º Ligar o pólo positivo da fonte de tensão 6V ao ponto 3 do potenciômetro;

3º Ligar o pólo negativo da fonte de tensão 6V ao ponto 1 do potenciômetro;

4º Ligar o ponto 2 do potenciômetro ao ponto 3 da chave;

5º Ligar o ponto 2 da chave a um dos lados da lâmpada C;

6º Ligar o outro lado da lâmpada C ao ponto 3 do potenciômetro;

7º Ligar a chave e girar o dial do potenciômetro. Observar o brilho da

lâmpada.


3.2 Segunda Prática – Resistores

Este experimento assim como o anterior se baseou na análise teórica vista.

3.2.1 Experimento II


10 Resistores com resistências elétricas diferentes;

01 Placa para ensaios de circuitos elétricos.

01 Ohmímetro


1º Escolhe-se 10 resistores e anota-se as 4 cores constituintes de cada um,

sendo que a última é sempre o ouro;

2º Com o auxílio da tabela de códigos de cores identificamos o valor nominal

de cada resistor;

3º Com o auxílio da placa de circuitos identificamos as ilhas de número 1 e 2

e testamos cada um dos 10 resistores fazendo uso do Ohmímetro;

4º Após obter os dados no Ohmímetro para cada um dos 10 resistores

devemos anotar os valores e comparar se o resultado mostrado no visor se

aproxima do valor calculado na tabela de códigos de cores;


21

3.3 Terceira Prática – Associação de Resistores

Este experimento está divido em 2 partes distintas, entretanto, um

complementa o outro.

3.3.1 Experimento III – Parte I




03 Resistores iguais;

01 Multímetro digital com pontas de prova.


1º Foi feita a análise da associação de resistores com resistências iguais

inicialmente em série tendo-se escolhido 3 resistores iguais, mediu-se a

resistência de cada um e comparou-se com o valor teórico esperado e

preencheu-se a tabela 1;

2º Calculou-se o valor do erro e a sua tolerância;

3º Com a placa de ensaios sobre a mesa colocou-se o resistor R1 entre as

ilhas de conexão 1 e 2;

4º Colocou-se o resistor R2 entre as ilhas de conexão 2 e 3;


6º Com o multímetro se mediu as resistências indicadas e preencheu-se a

tabela 2;

7º Todos os resultados obtidos foram anotados.

8º Em seguida mudou-se todo o circuito, dessa vez fazendo a análise da

associação em paralelo com os mesmos 3 resistores.

9º Com a mesma placa de circuitos elétricos colocou-se o resistor R1 entre as




12º Ligou-se com um fio de conexão as ilhas 2 e 3;





tabela 3;

22


18º Depois de realizada as medidas acima, retirou-se o resistor R3 e

refizeram-se as medidas da resistência;

19º O valor da resistência encontrado foi anotado para posterior análise.

20º Em seguida mudou-se novamente todo o circuito, dessa vez fazendo a

análise da associação mista com os mesmos 3 resistores.

21º Com a mesma placa de circuitos elétricos colocou-se o resistor R1 entre

as ilhas de conexão 6 e 7;






tabela 4.


3.3.2 Experimento III – Parte II




03 Resistores diferentes;

01 Multímetro digital com pontas de prova.


1º Foi feita a análise da associação de resistores com resistências diferentes

inicialmente em série tendo-se escolhido 3 resistores diferentes, mediu-se a

resistência de cada um e comparou-se com o valor teórico esperado e

preencheu-se a tabela 5;

2º Calculou-se o valor do erro e a sua tolerância;

3º Com a placa de ensaios sobre a mesa colocou-se o resistor R1 entre as




6º Com o multímetro, mediu-se as resistências indicadas e preencheu-se a

tabela 6.


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associação em paralelo com os mesmos 3 resistores.

9º Com a mesma placa de circuitos elétricos colocou-se o resistor R1 entre as



11º Colocou-se o resistor R3 entre as ilhas de conexa 4 e 8;

12º Ligou-se com um fio as ilhas de conexão 2 e 3;





tabela 7;

17º Depois de realizar as medidas acima, retirou-se o resistor R3, e refizeram-

se as medidas;

18º O valor da resistência foi devidamente anotado.


associação mista com os mesmos 3 resistores.

20º Com a mesma placa de circuitos elétricos colocou-se o resistor R1 entre

as ilhas de conexão 2 e 6;







tabela 8;

27º Foi analisado o erro e comparado com a tolerância indicada nos

resistores;

28º A partir da regra de associação de resistores em série e paralelo foi-se

anotado todos os resultados obtidos.

24

4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS

Após executado todos os experimentos e recolhido todos os resultados,

procedeu-se a confrontação com a análise teórica.

4.1 Resultado da Primeira Prática

Abaixo se foi expostos todos os experimentos da primeira.

No experimento I – Parte I verificou-se que a lâmpada acendeu conforme

instrução do roteiro.

No experimento I – Parte II foi-se observado que ao seguir as instruções

contidas no roteiro a lâmpada acendeu quando se foi ligado à chave e

posteriormente ficou apagada quando mudamos a posição desta para o seu

estado anterior.

No experimento I – Parte III o brilho da lâmpada cresceu de maneira

progressiva à medida que o potenciômetro foi regulado no sentido crescente e

quando retardado esta apresentou redução do seu brilho.

4.2 Resultado da Segunda Prática

No experimento II foi-se obtido como resultado para a resistência dos 10

resistores a tabela abaixo, sendo também expostos os valores do seu erro e

posteriormente a tolerância.

1ª Faixa 2ª Faixa 3ª Faixa

Resistor Cor Nº Cor Nº Cor Nº RΩ Valor

Medido

Erro

%

Tolerância

%

R1 Marrom 1 Preto 0 Laranja 3 10000 9970 0,3 5

R2 Marrom 1 Vermelho 2 Vermelho 2 1200 1220 1,67 5

R3 Marrom 1 Preto 0 Laranja 3 10000 9960 0,4 5

R4 Amarelo 4 Violeta 7 Vermelho 2 4700 4650 1,06 5

R5 Vermelho 2 Laranja 3 Preto 0 23 10 56,52 5

R6 Marrom 1 Preto 0 Vermelho 2 1000 960 4 5

R7 Laranja 3 Laranja 3 Preto 0 33 10 69,69 5

R8 Marrom 1 Preto 0 Amarelo 4 100000 99000 1 5

R9 Marrom 1 Preto 0 Marrom 1 100 80 20 5

R10 Vermelho 2 Vermelho 2 Vermelho 2 2200 2160 1,81 5

Tabela 9. Valores das resistências dos 10 resistores

25

4.3 Resultado da Terceira Prática

Abaixo se foi expostos todos os experimentos da primeira.

No experimento III – Parte I foi-se realizado a associação de 3 resistores com

“iguais” resistências, em suas três modalidades, série, paralelo e mista. Abaixo

temos os resultados expostos por meio de uma seqüência de tabelas.

Cores das Faixas Valor

Teórico

Ω

Valor

Medido

Ω

Erro % Tolerância

% Resistor 1ª 2ª 3ª 4ª

R1 Verde Azul Ouro Ouro 5,6 5,7 ±0,1 1,78 5

R2 Verde Azul Ouro Ouro 5,6 5,7 ±0,1 1,78 5

R3 Verde Azul Ouro Ouro 5,6 5,8 ±

0,1 3,57 5

Tabela 1. Resistores iguais

Resistores Valor Medido Ω

R12 11,3

R23 11,3

R123 16,8


Resistores Valor Medido Ω Valor Medido sem R3 Ω

R12 2,1 3,0

R23 2,1 3,0

R123 2,1 3,0


Resistores Valor Medido Ω

R12 5,8

R23 3,0

R123 8,5


No experimento III – Parte II foi-se realizado a associação de 3 resistores com

diferentes resistências, em suas três modalidades, série, paralelo e mista. Abaixo

temos os resultados expostos por meio de uma seqüência de tabelas.

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Resistores

Cores das Faixas Valor

teórico

Ω

Valor

Medido

Ω

Erro

%

Tolerância

% 1ª 2ª 3ª 4ª

R1 Vermelho Vermelho Preto Ouro 22 22,2 0,9 5

R2 Marrom Preto Amarelo Ouro 100000 99400 0,6 5

R3 Marrom Vermelho Marrom Ouro 120 117,8 1,83 5

Tabela 5. Resistores diferentes

Resistor Valor Medido Ω

R12 99700

R23 99800

R123 99800


Resistor Valor Teórico Ω Valor Medido sem R3 Ω

R12 18,5 22,1

R23 18,7 ± 0,1 22,3

R123 18,8 22,3


Resistor Valor Medido Ω

R12 22,1

R23 117,4

R123 139,4


27

5 CONCLUSÃO

A partir dos experimentos da Primeira Prática pode-se constatar que todos os

pontos a cerca da fundamentação teórica foram respeitados e obtidos em cada

uma das 3 etapas, onde, por exemplo, se observou na Parte I que como não

havia nenhum ponto de interrupção da corrente entre a fonte de tensão de 6V e a

lâmpada C está ligou-se imediatamente, entretanto, se houve uma chave

(liga/desliga) entre estes dois pontos (fonte e lâmpada) a lâmpada C somente

acenderia dependendo da posição da chave.

Na Parte III ainda da prática I, vimos que a função do potenciômetro é medir a

intensidade da corrente que é passada da fonte de 6V para a lâmpada e como

não havia conexão em paralelo a corrente foi imediatamente transmitida para a

lâmpada, sendo a intensidade luminosa variando apenas com o regulador do

potenciômetro.

Já na Segunda Prática constatamos que dos 10 resistores escolhidos, apenas

3 mostraram resultados não condizentes com o valor da tolerância, sendo eles,

os resistores R5, R7 e R9, onde os seus valores medidos foram respectivamente

56,52%, 69,69% e 20%, ultrapassando em muito o valor de tolerância de 5%.

Por fim, na Terceira Prática em sua Parte I vimos que com base nas tabelas

obtida e na análise teórica a associação em paralelo com o resistor R3 e sem o

resistor R3 apresentou valores de resistências iguais, diferentemente da Parte II

que apresentou na mesma situação, com e sem o resistor R3, valores diferentes

da resistência, o que condiz com o abordado na pesquisa teórica sobre resistores

em paralelo. Vale ressaltar ainda que com base nos cálculos abaixo sobre o

cálculo do erro quando comparado as associações em série e paralelo estas

apresentaram valores dentro da tolerância de 5% o que condiz com o texto

pesquisado.

Para a resistência em paralelo o cálculo a ser feito é o seguinte:

1

REquivalente=

1

R2+

1

R3 , REquivalente =

R2 x R3

R2+R3= 119,86 𝛺

Já para a resistência em série o cálculo a ser feito é o seguinte:

RTotal = R1 + REquivalente = 141,86 Ω

A partir desses dados precede-se ao cálculo do erro (em %):

Erro (%) = 139,4−141,86

141,86 x 100% = 1,73%. Dentro da tolerância.

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REFERÊNCIAL BIBLIOGRÁFICO

Ramalho, Nicolau e Toledo. Os Fundamentos da Física, Vol. 03, 7ª Ed.

Editora Moderna;

Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga. Física (Ensino Médio), Vol.03, 1ª Ed.

Editora Scipione;

Helou, Gualter e Newton. Tópicos de Física, Vol. 03, 16ª Ed. Editora Saraiva;

Serway, Raymond A. and Jewett Jr., John W. Princípios de Física, volume 3.

Pioneira Thomson Learning, São Paulo, 2004.

Education

Relatório final de física ii eletricidade