Relatório Física 3: Lei de Ohm

Relatório Física 3: Lei de Ohm

(Parte 1 de 2)

Ministério da Educação

Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus Pato Branco

Engenharia De Computação

Laboratório de Física I

RELATORIO EXPERIMENTAL 3 LEI DE OHM

Professor: Emir Baude

Acadêmicos: Cristiano Alexandre G. Dal Posso

Igor Gustavo Hoelscher Luis Felipe Benedito Vagner Martinello

1. INTRODUÇÃO

Resistores são dispositivos elétricos com a função exclusiva de transformar energia elétrica em energia térmica.

Em nosso dia-a-dia nos deparamos constantemente com tais dispositivos: chuveiro elétrico, ferro de passar roupa, lâmpada incandescente são alguns exemplos de dispositivos elétricos classificados como resistores.

Contudo, para a aplicação desses dispositivos é necessário conhecimento sobre a Lei de Ohm. Assim, o objetivo do experimento é estabelecer relações entre corrente elétrica, resistência, tensão e potência num circuito elétrico seguindo a teoria sobre a Lei de Ohm.

2. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

Para o estudo da Lei de Ohm é necessário conhecermos um pouco sobre as grandezas envolvidas: corrente, tensão, resistência e potência elétrica.

Corrente elétrica é uma grandeza escalar que indica a presença de um fluxo de cargas elétricas num determinado material. A intensidade da corrente elétrica é dado em ampère já que está relaciona a quantidade de cargas elétricas que se movem num material em um determinado intervalo de tempo:1

=ΔΔ⁄(Equação 1)

A intensidade de corrente elétrica (i) é uma grandeza escalar que fornece o fluxo de portadores de cargas elétricas, através de uma superfície, por unidade de tempo. (COC, (...), p.12)

O sentido da corrente elétrica é oposto ao movimento dos portadores de cargas negativas no condutor. 2

A seta da corrente é desenhada no sentido em que portadores de cargas positivas se moveriam, mesmo que os portadores sejam negativos e se movam no sentido oposto. (HALLIDAY, 2009, p.142)

Tensão elétrica, ou diferença de potencial(ddp), é uma força responsável pelo deslocamento de cargas elétricas nos pólos de um circuito elétrico fechado, formando uma movimentação cíclica das cargas elétricas. No sistema internacional, em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta, a unidade de medida é o Volt.

Conhecendo a resistência característica do material e a corrente elétrica no circuito fechado, podemos calcular o potencial elétrico no circuito através do produto entre o valor da resistência e a corrente elétrica:3

=.(Equação 2)

A resistência é uma grandeza que mede a dificuldade do movimento das cargas elétricas num determinado condutor. Quanto maior a resistência menor é o movimento das cargas elétricas no condutor. 4

A resistência elétrica (R) é uma medida da oposição ao movimento dos portadores de carga, ou seja, a resistência elétrica representa a dificuldade que os portadores de carga encontram para se movimentarem através do condutor. Quanto maior a mobilidade dos portadores de carga, menor a resistência elétrica do condutor. (COC, (...), p.19)

Assim, podemos classificar os condutores ideais como sendo aqueles onde os portadores de carga não apresentam nenhuma oposição ao seu movimento, já os isolantes ideais, ao contrario dos condutores ideais, apresentam o máximo de resistência a passagem dos portadores de carga.

A resistência elétrica é uma característica que depende do material constituinte do condutor, da forma, dimensão e da temperatura qual o condutor esta sujeito, assim podemos manipular a resistência, para um fim específico, alterando qualquer uma dessas características. 5

A resistência elétrica é uma característica do condutor, portanto, depende do material de que é feito o mesmo, de sua forma e dimensão e também da temperatura a que esta submetido o condutor. (COC, (...), p.19)

O cálculo da resistência de um dispositivo é feito através do quociente entre a tensão e a corrente elétrica:6

=⁄(Equação 3)

Cada material possui sua resistividade. Observe na tabela abaixo a resistividades de alguns materiais:7

Tabela 1- Resistividade de alguns materiais à temperatura ambiente (20oC)

MATERIAL RESISTIVIDADE 1 (Ω.3)

A resistividade é diretamente proporcional ao campo elétrico no condutor, e inversamente proporcional à densidade da corrente, assim, temos que a resistividade é calculada da seguinte forma: 8

1=BC⁄(Equação 4)

Definimos a resistividade 1 de um material como a razão entre o módulo do campo elétrico e o módulo da densidade de corrente.(SEARS, 2009, p.139)

Existe ainda, uma grandeza denominada potência elétrica, responsável por medir o consumo de energia elétrica de um dispositivo por unidade de tempo de seu funcionamento. 9

Conhecendo a tensão e a corrente elétrica que um dispositivo recebe, calculamos a potência desempenhada por ele utilizando a seguinte equação:

Agora, conhecendo um pouco sobre corrente elétrica, tensão elétrica, resistência elétrica e potência elétrica, podemos desenvolver um estudo sobre a Lei de Ohm que relaciona todas essas grandezas.

Formulada por George Simon Ohm, a Lei de Ohm diz que um resistor, afetado por diferentes tensões elétricas, apresenta corrente com diferentes intensidades, contudo sua resistência permanece constante:10

= EF GF = EH GH = ⋯ = EJ GJ ( Equação 6)

A lei de Ohm é a afirmação de que a corrente que atravessa um dispositivo é sempre diretamente proporcional à diferença de potencial aplicada ao dispositivo. (HALLIDAY, 2009, p.151)

Nos condutores ôhmicos, a intensidade da corrente elétrica é diretamente proporcional a tensão aplicada. Graficamente, temos uma reta inclinada passando pela origem:

Gráfico 1- Condutores ôhmicos

Porém nem todos os resistores obedecem a essa lei. Existem condutores que a resistência varia conforme a tensão e a corrente aplicada, estes por sua vez são denominados condutores não-ôhmicos. Graficamente, pode ser representado por qualquer curva, exceto uma reta:

Gráfico 2 – Condutores não-ôhmicos

Contudo, relacionando a definição de resistência (equação 3) e a definição de potência elétrica (equação 5), com algumas substituições algébricas, encontramos ainda duas expressões para o cálculo da potência dissipada num dispositivo eletrônico:

D=.R=R/(Equação 7)

T e n s ã o (

Corrente (i)

T e n s ã o (

Corrente (i)

3. DESENVOLVIMENTO PRÁTICO

3.1. Material Utilizado

• Voltímetros e amperímetros; • Lâmpadas diversas com soquetes;

• Resistor;

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