experimento resistores não lineares

experimento resistores não lineares

1- OBJETIVOS

  • Conhecer o que é um resistor não linear e determinar o valor de sua resistência elétrica através da montagem e obtenção de dados de um circuito;

2- INTRODUÇÃO

  • Resistor

  1. Um resistor é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica (efeito joule), ora com a finalidade de limitar a quantidade de corrente elétrica em um circuito, a partir do material empregado, que pode ser por exemplo carbono ou silício.

  2. Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica, através de seu material. A essa oposição damos o nome de resistência elétrica, que possui como unidade ohm. Causam uma queda de tensão em alguma parte de um circuito elétrico, porém jamais causam quedas de corrente elétrica. Isso significa que a corrente elétrica que entra em um terminal do resistor será exatamente a mesma que sai pelo outro terminal, porém há uma queda de tensão. Utilizando-se disso, é possível usar os resistores para controlar a corrente elétrica sobre os componentes desejados.

  3. Um resistor ideal é um componente com uma resistência elétrica que permanece constante independentemente da tensão ou corrente elétrica que circular pelo dispositivo.

  4. Os resistores podem ser fixos ou variáveis. Neste caso são chamados de potenciômetros ou reostatos. O valor nominal é alterado ao girar um eixo ou deslizar uma alavanca.

  5. Alguns resistores são longos e finos, com o material resistivo colocado ao centro, e um terminal de metal ligado em cada extremidade. Este tipo de encapsulamento é chamado de encapsulamento axial. Resistores de maiores potências são produzidos mais robustos para dissipar calor de maneira mais eficiente, mas eles seguem basicamente a mesma estrutura.

  • Resistores não lineares

Os resistores não lineares são componentes que não seguem a lei de Ohm pois mudam seu comportamente de acordo com a situação. Estes componentes tem como principal característica variar a resistência de acordo com a mudança de tensão, corrente, temperatura, entre outras grandezas.

A resistência em um resistor não-linear pode variar segundo diversas formas de dependência entre a tensão e a corrente, conforme os princípios físicos de funcionamento do dispositivo.

Consideremos, por exemplo, o caso da lâmpada incandescente. Sua resistência varia com a temperatura do filamento, segundo a lei:

em que é a temperatura, em graus Celsius, e são a respectivamente a resistência e a temperatura medidas em uma condição de referência e é o coeficiente de variação da resistência com a temperatura. Para o tungstênio, material de que é feito o filamento da lâmpada, . A temperatura do filamento está relacionada com a cor da luz emitida pelo mesmo na incandescência. Quanto mais avermelhado estiver o filamento, tanto mais baixa sua temperatura e, à medida em que vai se aquecendo, o comprimento de onda da luz emitida vai diminuindo, conforme a luz torna-se mais amarelada.

3- MATERIAIS UTILIZADOS

  • Dois multímetros

  • Uma lâmpada de filamento incandescente (12 V máx)

  • Uma fonte de alimentação de corrente contínua

  • Cabos de conexão

A figura a seguir mostra os equipamentos utilizados para o desenvolvimento do experimento sendo que o circuito já estava montado.

4- MÉTODOS UTILIZADOS

Montou-se inicialmente o circuito de acordo com a figura acima já mostrada.

Foram feitas duas tabelas com os valores da corrente (através de um multímetro configurado como amperímetro) que passa pela lâmpada e a diferença de potencial (através de um multímetro configurado como voltímetro) nos extremos da mesma lâmpada.

Sendo que na primeira tabela mediu-se os valores de corrente e a diferença de potencial da lâmpada a partir de 10,1mA de forma ascendente até 96mA, e para a segunda tabela foi obtido os resultados da maneira inversa.

Observou-se atentamente nos demonstradores do amperímetro e do voltímetro que com o aumento da corrente, a voltagem também aumentou, sendo que de maneira não linear.

Foi realizado um gráfico no programa ORIGIN, para que pudesse ser observado a curva característica do tal sistema

Sendo que após foi determinado a resistência do material em três pontos da curva característica.

5- RESULTADOS E DISCUSSÕES

As medidas efetuadas foram organizadas de acordo com a tabela abaixo:

I (mA)

10,1

19,4

30,3

40

50

60,5

70,4

79,8

89,7

96

V (volts)

0,008

0,011

0,015

0,019

0,026

0,032

0,040

0,047

0,056

0,062

I (mA)

96

90,5

80

70,4

60,7

50,4

40,4

30

20,3

10,8

V (volts)

0,062

0,052

0,041

0,036

0,029

0,024

0,019

0,014

0,011

0,008

  • Resistência nos pontos I = 19,4mA, I = 50mA, I = 89,7mA da reta crescente.

I = 19,4mA

= = 0,3465 Ω

I = 50mA

= = 0,6341 Ω

I = 89,7mA

= = 0,9259 Ω

  • Resistência nos pontos I = 20,3mA, I = 50,4mA, I = 90,5mA da reta descrente.

I = 20,3mA

= = 0,3125 Ω

I = 50,4mA

= = 0,4785 Ω

I = 90,5mA

= = 1,3125 Ω

Através dos dados obtidos foi verificado que não a linearidade no sistema, pois quando a corrente foi sendo aumentada a sua voltagem não foi contínua, esse feito foi causado pelo fato da lâmpada quando está apagada apresentar uma baixa resistência pois o filamento de tungstênio esta frio, à medida que se aplica uma corrente ao filamento, o mesmo aquece por efeito joule, o que aumenta a resistividade do metal sendo assim sua resistência não podendo ser linear na tal sequência de pontos.

Curva característica I versus U

Para calcular a resistência elétrica de um resistor quando submetido a uma diferença de potencial U2, traçamos uma reta tangente ao ponto a ser calculado e pegamos dois pontos, um acima e um abaixo na reta tangente, interligamos os pontos I versus U e calculamos o intervalo I e o intervalo U, sendo que para obter a resistência elétrica fazemos uma divisão entre as diferenças dU/dI.

Gráfico após os procedimentos para obtenção da resistência

Sendo que se os mesmos procedimentos fossem feitos em U1 e comparassemos com o U2 obteriamos uma resistência bem maior em U2 pois quando aumentamos a corrente elétrica a diferença de potencial passa a aumentar muito mais rápido.

Após tudo isso verificamos que para um sistema não ôhmico temos uma curva característica não linear diferente da figura abaixo representando um sistema ôhmico (linear).

Sistema ôhmico (linear)

6- CONCLUSÃO

Através do experimento realizado, foi possível notar que resistores que não seguem a lei de Ohm são complexos de ser calculados, pois dependem de várias situações, sendo assim são necessários equipamentos com alta precisão para que possam obter resultados mais exatos, sendo que os resistores não ôhmicos são muito usuais no nosso dia-a-dia.

7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. D. Halliday,R.Resnick e J.Walker; Fundamentos de Física; Vol.3; Ed. LTC

2. Sears; Zemansky;Young e R.Fredman; Física III; Ed. Pearson,Addison Wesley.

3. P A.Tipler; Física-Eletricidade e Magnetismo,Ótica; Vol.2;4°Edição;Ed.LTC

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