Princípios do Eletromagnetismo

Princípios do Eletromagnetismo

(Parte 1 de 3)

Curso de Química Campus Chácara Flora

Denise Carvalho Menezes de Souza

Everton Bonturim

Marcia Ozeda de Alencar

Marcos Antonio Roseli Jesus Macedo Matos Domingues

Profª. Dra. Stela Maria de Carvalho Fernandes Técnico de Apoio: André e Tatiana

São Paulo 2008

RELATÓRIO Prática n.1 – INSTRUMENTOS BÁSICOS DE MEDIDAS

Trabalho apresentado como parte da avaliação da disciplina Eletromagnetismo do curso de Química da Universidade Ibirapuera, sob orientação da professora Dra. Stela Maria de Carvalho Fernandes.

São Paulo 2008

LISTA DE FIGURASI-A
LISTA DE TABELASI-A
1. INTRODUÇÃO4
2. OBJETIVOS5
3. Introdução Teórica6
4. Corrente Elétrica6
5. Sentido da Corrente Elétrica6
6. Intensidade da Corrente Elétrica7
7. Tipos de Corrente Elétrica8
8. Efeitos da Corrente Elétrica8
9. Circuito Elétrico9
10. Dispositivos de Controle9
10.1. Voltímetro9
10.2. Amperímetro10
10.3. Wattímetro1
10.4. Multímetro1
10.5. Osciloscópio12
1. Fontes de Alimentação13
12. Resistores15
13. Código de Cores para Resistores17
14. Leis de Ohm18
14.1. Primeira Lei de Ohm18
14.2. Segunda Lei de Ohm18
15. Potência Dissipada por um Resistor18
16. EXPERIMENTAL20
16.1. Materiais20
17. PROCEDIMENTOS21
18. RESULTADOS2
19. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS24

Página 20. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 26

Apresenta-se aqui o relatório da aula experimental realizada aos 09 dias do mês de

Setembro, em presença da professora Dra. Stela Maria de Carvalho Fernandes e da turma do 4º semestre do curso de Química, no laboratório de física da Universidade.

Em princípio a intenção deste relatório é de analisar e comentar/discutir os resultados obtidos a partir das medidas realizadas, para isso, contamos com a teoria estudada no decorrer do semestre, das aulas de Eletromagnetismo.

Para que possamos compreender melhor os fenômenos aqui estudados e observados iremos retomar alguns conceitos básicos de Elétrica, tais como, corrente, resistência, tensão, potência etc.

Para que possamos dar início apresentação da teoria é importante que saibamos da necessidade de se compreender a correta forma de se fazer medições com instrumentos de medida elétrica, tais como multímetros, voltímetros, amperímetros e ohmímetros.

O objetivo deste relatório é de compreender como devemos utilizar alguns aparelhos de medidas elétricas e como estes são analisados quanto aos seus resultados.

Em princípio, os aparelhos de medição vêm acompanhados de manuais explicativos, porém nem sempre estes são claros e objetivos, além de muitos estarem em inglês ou mesmo em japonês, o que dificulta o entendimento dos procedimentos básicos para se operar o aparelho, causando várias vezes a queima dos componentes internos do mesmo. Para tanto o objetivo deste relatório é de mostrar a forma correta de uso desses equipamentos, além de comparar os dados da literatura com o que foi medido em laboratório.

CORRENTE ELÉTRICA Consideremos o fio metálico da figura. Sendo um elemento condutor, esse fio apresenta uma grande quantidade de elétrons livres, que se movimentam de maneira desordenada no seu interior.

Para conseguir um movimento ordenado, estabelecemos entre dois pontos do condutor uma diferença de potencial (ddp), que cria no seu interior o campo elétrico E. Esse campo exerce em cada elétron livre uma força F, capaz de movimentar esse elétron no sentido oposto ao do campo elétrico, uma vez que a carga q dos elétrons é negativa e F = qE.

Ao movimento ordenado dos elétrons portadores de carga elétrica, decorrente da ação de um campo elétrico, damos o nome de corrente elétrica.

Para estabelecer uma corrente elétrica num fio condutor, usamos um gerador, como, por exemplo, uma pilha ou bateria, que mantém, entre seus terminais, uma ddp constante.

A origem da palavra “corrente” está ligada a uma analogia que os primeiros físicos faziam entre a eletricidade e a água. Eles imaginavam que a eletricidade era como a água, isto é, um fluido que escoava como a água corrente. Os fios eram como encanamentos por onde passava essa corrente de eletricidade.

SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA Nos condutores sólidos, o sentido da corrente elétrica é o sentido do movimento dos elétrons no seu interior. Esse é o sentido real da corrente elétrica.

FIGURA 1 – Movimento desordenado de elétrons num condutor sólido FIGURA 2 – Movimento ordenado de elétrons num condutor sólido

No estudo da eletricidade, entretanto, adota-se um sentido convencional, que é o do movimento das cargas positivas, e que corresponde ao sentido do campo elétrico no interior do condutor.

Consideremos um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica onde o número de elétrons que atravessam a sua secção transversal seja constante em relação ao tempo. Por exemplo, um fluxo constante de 10 20 elétrons/segundo.

Em uma corrente elétrica que obedece às condições mencionadas, se q é a carga total dos elétrons, que atravessam a secção transversal de um fio condutor no intervalo de tempo ∆t, a intensidade i dessa corrente pode ser definida por:

Em homenagem ao físico e matemático francês André-Marie Ampère (1775-1836), a unidade de corrente elétrica no SI e o ampère (A).

ddp ddp

Sentido real Sentido convencional

O sentido da corrente elétrica e o deslocamento imaginário das cargas positivas do condutor, isto é, o mesmo do campo elétrico no seu interior.

Imagem: Apostila de Eletromagnetismo – 4º Semestre/2008

FIGURA 3 – Sentido real da corrente elétrica FIGURA 4 – Sentido convencional da corrente elétrica

FIGURA 5 – Secção transversal de um fio condutor

TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICA Comumente são considerados dois tipos de corrente elétrica: a contínua (C) e a alternada (CA).

Corrente contínua é aquela cujo sentido se mantém constante. Quando, além do sentido, a intensidade também se mantém constante, a corrente é chamada corrente constante, como ocorre, por exemplo, nas correntes estabelecidas por uma bateria de automóvel e por uma pilha. (Figura 1)

Corrente alternada é aquela cuja intensidade e sentido variam periodicamente. Esse é o caso das correntes utilizadas em residências, que são fornecidas pelas usinas hidrelétricas, em que temos uma corrente alternada de freqüência 60 Hertz. (Figura 2)

EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA Ao percorrer um condutor, a corrente elétrica pode produzir vários efeitos. Efeito térmico: mais conhecido como efeito Joule, os constantes choques que os elétrons livres sofrem durante o seu movimento no interior do condutor fazem com que a maior parte da energia cinética desses se transforme em calor.

Efeito luminoso: em determinadas condições, a passagem da corrente elétrica por um gás rarefeito faz com que ele emita luz.

t imáx imáx FIGURA 6 – Gráfico da corrente elétrica contínua FIGURA 7 – Gráfico da corrente elétrica alternada

Efeito magnético: um condutor percorrido por uma corrente elétrica cria um campo magnético na região circunvizinha.

Efeito químico: uma solução eletrolítica sofre decomposição quando é atravessada por uma corrente elétrica. É a eletrólise.

Efeito fisiológico: ao percorrer o corpo de um animal, a corrente elétrica provoca a contração dos músculos, causando a sensação de formigamento e dor, proporcional à intensidade da corrente, podendo chegar a provocar queimaduras, perda de consciência e parada cardíaca.

CIRCUITO ELÉTRICO De maneira geral, denominamos circuito elétrico ao conjunto de caminhos que permitem a passagem da corrente elétrica, no qual aparecem outros dispositivos elétricos ligados a um gerador. Quando o caminho a seguir pela corrente é único, ele é chamado circuito simples.

Voltímetro O voltímetro é um instrumento de medida da amplitude da tensão

elétrica. É dotado de duas pontas de prova de acesso ao exterior, através das quais se pode medir a tensão aos terminais de uma fonte de tensão constante, entre dois quaisquer pontos de um circuito elétrico, ou ainda entre um ponto qualquer e a referência.

A ligação de um voltímetro ao circuito é de tipo paralelo. O mesmo é dizer que durante a medição o instrumento constitui um caminho paralelo ao elemento ou circuito a diagnosticar. No entanto, um voltímetro ideal procede à medição da tensão sem absorver qualquer corrente elétrica (apresenta, por isso, uma resistência elétrica de entrada infinita), característica que garante a não interferência do aparelho no funcionamento do circuito.

FIGURA 8 – Voltímetro digital

No passado, todos os voltímetros eram de tipo analógico. Nos aparelhos deste tipo, a amplitude da tensão é indicada através da posição de um ponteiro sobre uma escala graduada, cuja seleção condiz com a amplitude prevista para a tensão. Atualmente existe uma grande variedade de voltímetros analógicos e digitais, sendo em geral uma das múltiplas funções disponibilizadas pelo multímetro.

(Parte 1 de 3)

Comentários