Relatório de lab. II - resistores

Relatório de lab. II - resistores

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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, limitando a passagem de corrente elétrica em um circuito, a partir do material empregado, podendo ser de Silício ou de Carbono, sendo este último o mais comum na fabricação de resistores. Entende-se à dificuldade que o resistor apresenta a essa passagem de corrente como sendo sua resistência elétrica.

Os resistores podem ter resistência fixa ou variável. Os resistores fixos são aqueles cujo valor da resistência não pode ser alterado. Os dois tipos principais de resistores fixos são os resistores de carbono, os quais possuem como elemento de resistência basicamente o grafite ou alguma outra forma de carbono sólido feito cuidadosamente para fornecer a resistência necessária, e os resistores de fio enrolado que, por sua vez, possuem como elemento de resistência geralmente um fio de níquel-cromo enrolado em espiral sobre uma haste de cerâmica. São representados da seguinte forma:

Figura 1 – Representação de Resistor fixo

Já os resistores variáveis são aqueles que têm a sua resistência modificada dentro de uma faixa de valores por meio de um braço deslizante (cursor móvel). Os resistores variáveis são chamados de potenciômetro, os quais geralmente possuem o elemento resistivo formado por carbono (são usados para variar o valor da tensão aplicada a um circuito, comumente utilizado para controlar o volume em amplificadores de áudio),ou, reostatos os quais são constituídos por um fio enrolado (são usados para controlar correntes muito altas, como a de motores e lâmpadas). Em ambos os casos, o contato com o elemento resistivo fixo é feito através de um cursor móvel. E, à medida que o cursor gira, o seu contato com o elemento resistivo muda, variando assim, a resistência entre o terminal do cursor e os terminais da resistência fixa. São representados de acordo com a figura 2.

Figura 2 – Representações de Resistor variável

R = V Volts (V) / Ampère (A) = Ohm (Ω), no SI

Para um resistor é válida a expressão abaixo que relaciona a resistência oferecida à passagem de corrente elétrica com a tensão e a corrente do circuito (1ª Lei de Ohm). i

Segundo a 1ª Lei de Ohm, quando a intensidade da corrente elétrica que percorre um resistor é diretamente proporcional à tensão entre seus terminais, ao longo de uma gama de valores, dizemos que esse resistor é ôhmico, ou seja, sua resistência é constante (R=constante).

iR

V = R . i V V≈ i

Existem alguns modelos específicos de resistores, podemos citar quatro deles: Termoresistor, Varistor, Resistores Cerâmico e Codificado.

Os Termoresistores são sensores de temperatura que apresentam uma variação em sua resistência elétrica quando sofrem alguma mudança de temperatura, ou seja, seu funcionamento se baseia na variação da resistência ôhmica em função da temperatura. Seu elemento sensor na maioria das vezes é feito de platina com o mais alto grau de pureza e encapsulado em bulbos de cerâmica ou vidro.

Figura 3 - Termoresistor

Os Varistores são corpos cerâmicos altamente densos, com características não-ôhmicas. Estes materiais atuam como dispositivos de proteção em equipamentos eletroeletrônicos, cuja função é restringir sobre voltagens transitórias, ou seja, tem como principal função manter o valor do potencial elétrico quando ocorre um grande aumento na intensidade do campo elétrico aplicado (sobre tensão). Os varistores são também conhecidos como resistores não lineares ou limitadores de voltagem.

Figura 4 - Varistor Os Resistores Cerâmicos são resistores de níquel-cromo em um invólucro cerâmico, fortalecido com um cimento especial. Eles dissipam potências muito altas, de 1 ou 2 watts até dúzias de watts. Estes resistores podem ficar extremamente quentes quando usado para aplicações de altas potências, e isto deve ser levado em conta ao projetar o circuito. Estes dispositivos podem se tornar tão quentes a ponto de facilmente o queimar se nele você tocar, cuidados especiais devem ser tomado sem resistores que trabalham em alta temperatura em placas de circuito impresso para que seus terminais dissipem a caloria de seus terminais para não danificar a solda ou o circuito impresso.

Figura 5 - Resistor Cerâmico

O valor de um resistor de carbono pode ser facilmente determinado de acordo com as cores que apresenta na cápsula que envolve o material resistivo. Esse tipo de resistor é chamado de Resistor Codificado. Essas cores obedecem a um código internacional, o código de cores. A primeira faixa é o valor do primeiro algarismo; a segunda faixa é o valor do segundo algarismo; a terceira, o expoente da potência de 10 que é o fator multiplicador e a quarta faixa (prateada ou dourada) a tolerância para o valor apresentado. Um exemplo de resistor codificado, acompanhado do código de cores, é mostrado na figura 6.

Figura 6 – Resistor Codificado e Código de Cores

A atividade experimental deste relatório consistiu na medição de valores aleatórios de tensão entre os terminais do resistor e a intensidade da corrente elétrica que o atravessa, através de multímetros associados ao circuito. Foi possível variar a tensão sobre os elementos estudados, medir a intensidade da corrente elétrica e os dados foram armazenados para se verificar o comportamento do gráfico. Linear, caso seja um resistor ôhmico e não linear para um resistor não ôhmico.

Desenvolvimento Experimental

No desenvolvimento do procedimento experimental usaram-se quatro tipos de resistores: Termoresistor, Varistor, Resistores Cerâmico e Codificado.

Para se determinar a corrente elétrica e a diferença de potencial foram acoplados ao circuito (esquematizado na figura 7) dois multímetros, um na função de amperímetro (medidor de corrente elétrica) associado em série e outro em paralelo, na função de voltímetro, responsável pela medição da voltagem real a qual o resistor está submetido.

Figura 7 - Circuito Elétrico

Com a montagem completa do circuito, iniciou-se o experimento com o termoresistor. Ligou-se a fonte de alimentação e ajustou-se a voltagem para que não ultrapassasse 5 V (limite previamente orientado pelo professor). Em seguida foram colecionados em uma tabela 8 pontos obtidos no intervalo de 0,4 a 4,5 V com suas respectivas correntes elétricas acusadas pelo amperímetro relacionadas a cada ponto.

Posteriormente, fizeram-se os experimentos com o varistor (limite préestabelecido de 20 V), com o resistor cerâmico e o resistor codificado. Colecionando para cada um oito pares de pontos, escolhidos aleatoriamente, e seus valores de voltagem e de corrente elétrica observados com auxílio do voltímetro e amperímetro associados ao circuito.

Resultados Experimentais

Através dos multímetros utilizados no desenrolar do procedimento experimental, pôde-se medir a corrente elétrica que atravessa o resistor e a diferença de potencial a qual o mesmo está submetido.

Os dados obtidos para cada resistor (Termoresistor, Varistor, Cerâmico e Codificado) foram colecionados nas tabelas abaixo:

Resistor 01 – Termoresistor

Resistor 02 – Varistor

Resistor 03 – Resistor Cerâmico

Resistor 04 – Resistor Codificado

E com o auxílio de um software, foram plotados quatro gráficos, voltagem versus corrente elétrica, e fizeram-se as devidas análises quanto à propriedade do resistor ser ôhmico ou não.

Gráfico 1 – Termoresistor Gráfico 2 - Varistor

R² = 0,9926

V (Vo l t) i (Ampère)

Resistor 01 -Termoresistor

R² = 0,7979

V (Vo l t) i (Ampère)

Resistor 02 -Varistor

Gráfico 3 – Resistor Cerâmico

Gráfico 4 – Resistor Codificado

Como podem ser verificados, os gráficos 1,3 e 4 possuem um comportamento linear, obedecendo à lei de Ohm:

U = R i,

Onde o coeficiente angular da reta é a medida da resistência elétrica do resistor.

No segundo gráfico, foi verificado que a relação entre U e i não é uma relação linear, ou seja, R não é uma constante, logo, trata-se de um resistor não ôhmico.

R² = 1

V (Vo l t) i (Ampère)

Resistor 03 -Cerâmico

R² = 0,9994

V(Vo l t) i (Ampère)

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