Transcript
ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
ENGENHARIA MECÂNICA – NOTURNO
LABORATÓRIO de FÍSICA II
medição de resistência elétrica
Relatório Nº3
Eder Martim – RA: 201090326
Leandro Mateucci – RA: 200090148
Max Murilo Rossete – RA: 201090278
Ronaldo Bebe – RA: 200090219
Prof: Julio César Martins De Oliveira
Piracicaba - SP, 11 de setembro de 2010
1. INTRODUÇÃO
1. Objetivo:
Identificação do valor de um resistor utilizando a tabela de código de cor
e o Ohmímetro.
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS:
1.
2.
1. Conceito de resistência elétrica, (Qual é sua finalidade);
Resistência elétrica é definida como a capacidade que um corpo tem de se
opor à passagem da corrente elétrica por ele quando é submetido a uma ddp.
Matematicamente é possível calcular a resistência de um condutor através da
seguinte equação:
Ao aplicar-se uma tensão U, em um condutor qualquer se estabelece nele uma
corrente elétrica de intensidade i. Para a maior parte dos condutores estas
duas grandezas são diretamente proporcionais, ou seja, conforme uma aumenta
o mesmo ocorre à outra.
Desta forma:
A esta constante chama-se resistência elétrica do condutor (R), que depende
de fatores como a natureza do material. Quando esta proporcionalidade é
mantida de forma linear, chamamos o condutor de ôhmico, tendo seu valor
dado por:
Sendo R constante, conforme enuncia a 1ª Lei de Ohm: Para condutores
ôhmicos a intensidade da corrente elétrica é diretamente proporcional à
tensão (ddp) aplicada em seus terminais.
A resistência elétrica também pode ser caracterizada como a "dificuldade"
encontrada para que haja passagem de corrente elétrica por um condutor
submetido a uma determinada tensão. No SI a unidade adotada para esta
grandeza é o ohm (Ω), em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm.
"Grandeza da resistência "
"Símbolo:.................."
".........R "
"Unidade de resistência: 1 "
"ohm "
"Símbolo:.................."
"........ "
"Unidades derivadas "
"1 quilohm = 1K = "
"1000 "
"1 megohm = 1M = "
"1000.000 "
"1 gigohm = 1G = "
"1000.000.000 "
" " "
Pode-se também definir uma grandeza chamada Condutância elétrica (G), como
a facilidade que uma corrente tem em passar por um condutor submetido à
determinada tensão, ou seja, este é igual ao inverso da resistência:
E sua unidade, adotada pelo SI é o Siemens (S), onde:
2. Tipos de resistores;
Resistores são elementos de circuito elétrico que apresentam resistência à
passagem de corrente elétrica e tem como função a conversão de energia
elétrica em energia térmica, processo esse denominado de efeito joule.
Resistor é todo elemento de circuito que converte energia elétrica em
energia térmica (calor), todos os aparelhos elétricos que são usados como
aquecedores, tais como lâmpada, chuveiro, ferro de passar roupa, alguns
tipos de aquecedor elétrico, secador, possuem resistores.
O Efeito Joule é o nome dado à transformação da energia elétrica em energia
térmica. Tem esse nome em homenagem ao físico britânico James Prescott
Joule. Esse efeito pode ser entendido a partir dos milhares de choques que
ocorrem entre os elétrons, pode ser percebido nos aquecedores em geral, tal
como nos chuveiros elétricos e ferro de passar roupa.
Quando um resistor é percorrido por uma corrente elétrica ocorrem choques
entre os elétrons. Em conseqüência desses milhares de choques ocorre o
aumento na temperatura do resistor, esse aumento de temperatura pode
danificar o resistor caso não ocorra à troca dessa energia (calor) com o
meio ambiente.
Sendo um dos componentes mais comuns, as resistências geralmente possuem um
formato cilíndrico e faixas coloridas que definem o seu valor em Ohms.
As resistências transformam a energia elétrica em térmica através do efeito
Joule. Quando a corrente circula por certos materiais ela encontra certa
oposição à sua passagem e o que ocorre é justamente a transformação da
energia.
Para identificar o valor da resistência existe um código universal de cores
que utiliza quatro faixas coloridas para indicar um valor.
As duas primeiras faixas correspondem a uma cifra, a qual deve ser
multiplicada pelo valor da terceira faixa.
A quarta faixa está um pouco afastada das outras três primeiras e indica a
tolerância, ou seja, a precisão daquele componente.
Por exemplo, um resistor cujas quatro cores são vermelho, verde, laranja e
ouro têm uma resistência de 25.000V ou 25 kV, com uma tolerância de 5 %.
Nesta tabela estão relacionados às cores com os valores que elas
representam.
"Cor "Faixa "Faixa "Faixa 3 "Faixa 4"
" "1 "2 " " "
"Prata "- "- "0,01 "+/-10% "
"Ouro "- "- "0,1 "+/-5% "
"Preto "0 "0 "1 "- "
"Marrom "1 "1 "10 "- "
"Vermelho"2 "2 "100 "+/-2% "
"Laranja "3 "3 "1.000 "- "
"Amarelo "4 "4 "10.000 "- "
"Verde "5 "5 "100.000 "- "
"Azul "6 "6 "1.000.000"- "
"Roxo "7 "7 "- "- "
"Cinza "8 "8 "- "- "
"Branco "9 "9 "- "- "
1.
2.
1.
2.
1. Associação de Resistências
Uma forma de se obter uma resistência de um determinado valor é se
associando resistências, de duas formas: em série e em paralelo.
Associação em Série
Na associação em série, o resultado total (RT) será igual à soma de todas
as resistências empregadas: RT=R1+R2...
2. Associação em Paralelo
Quando associamos resistências em paralelo, o resultado não será a soma
total, mas sim a soma através da seguinte fórmula:
1/RT=1/R1+1/R2...
3. Métodos de medida;
Para medir resistências elétricas muito baixas, por exemplo, a resistência
muito baixa de uma ligação elétrica de corrente muito alta, ohmímetro que
compreenda uma fonte para estabelecimento de uma corrente de medição
através da ligação, para criar, assim, uma queda de voltagem proporcional à
magnitude da corrente de medição e à resistência a ser medida. Um primeiro
integrador integra um sinal representativo da magnitude da corrente de
medição, a fim de produzir um primeiro sinal de integração, enquanto um
segundo integrador integra a queda de voltagem proporcional à corrente de
medição e à resistência muito baixa, a fim de produzir um segundo sinal
integração. Os dois integradores são simultaneamente reajustados para zero,
de modo que eles começam suas respectivas integrações em um mesmo instante.
O primeiro sinal de integração é comparado a um sinal de referência através
de um comparador. Quando a amplitude do primeiro sinal de integração atinge
a amplitude do sinal de referência, o comparador distribui um sinal que
para a integração realizada pelo segundo integrador. O segundo sinal de
integração é, então, armazenado, este sinal tendo uma amplitude que
constitui uma medida da resistência elétrica muito baixa. Um dispositivo
mostrador recebe o sinal de integração armazenado para mostrar o valor da
resistência medida.
4. Curiosidades;
No começo do século XIX, Georg Simon Ohm (1787-1854) mostrou
experimentalmente que a corrente elétrica, em condutor, é diretamente
proporcional a diferença de potencial V aplicada. Esta constante de
proporcionalidade é a resistência R do material. Então de acordo com os
experimentos de Ohm, temos que;
A qual é conhecida como "Lei de Ohm", Georg. Estes resultados podem ser
deduzidos, teoricamente.
Muitos físicos diriam que esta não é uma lei, mas uma definição de
resistência elétrica. Se nós queremos chamá-la de Lei de Ohm, deveríamos
então demonstrar que a corrente através de um condutor metálico é
proporcional à voltagem aplicada, i V. Isto é, R é uma constante,
independente da ddp V em metais condutores. Mas em geral esta relação não
se aplica, como por exemplo, aos diodos e transistores. Dessa forma a lei
de Ohm não é uma lei fundamental, mas sim uma forma de classificar certos
materiais. Os materiais que não obedecem à lei de Ohm são ditos ser não
ôhmicos.
3. Materiais utilizados:
1.
2.
1.
2.
3.
1. Resistores (21 peças);
2. Tabela de código de cores;
3. Ohmímetro;
4. Aquisição de dados
Os valores referentes à Tabela 1 são os dados obtidos utilizando o
Ohmímetro e a tabela de cores das resistências. Com os 21 resistores
fornecidos fizemos suas leituras e interpretações devidas.
"RESISTORES - Tabela 1 "
"Nº"Código de cor (L1)"Tolerância"Ohmímetro (L2) "Erro "
" " " " "(%) "
"1 "180 "5 "174 "-3,3 "
"2 "39000 "5 "38000 "-2,6 "
"3 "150000 "5 "146200 "-2,5 "
"4 "390000 "5 "384000 "-1,5 "
"5 "820000 "5 "808000 "-1,5 "
"6 "1000000 "5 "986000 "-1,4 "
"7 "4700 "5 "4640 "-1,3 "
"8 "100 "5 "98,9 "-1,1 "
"9 "1200000 "5 "1189000 "-0,9 "
"10"9100 "10 "9030 "-0,8 "
"11"8200 "5 "8150 "-0,6 "
"12"18000 "5 "17950 "-0,3 "
"13"56 "5 "56 "0,0 "
"14"33 "5 "33 "0,0 "
"15"12000 "5 "12080 "0,7 "
"16"330000 "5 "334000 "1,2 "
"17"260 "5 "268 "3,1 "
"18"1600 "5 "1775 "10,9 "
"19"2,2 "5 "2,5 "13,6 "
"20"1,6 "5 "2,7 "68,8 "
"21"1,2 "5 "2,1 "75,0 "
Ao elaborar a tabela verificamos que as resistências calculadas não
conferem com as resistências nominais. Observa-se que temos este "erro" que
está relacionado com o circuito montado, pois a resistência nominal do
micro amperímetro de acordo com o fabricante é de 1,5K sendo bem maior que
os resistores utilizados no experimento, com isto, como os resistores estão
em série, há uma queda de tensão na resistência do amperímetro, diminuindo
a tensão para o resistor em análise.
5. Analise dos dados
6. CONCLUSÃO
Através do experimento foi possível correlacionar resistências nominais e
experimentais, estes tratados com erros instrumentais. Grandes partes dos
resistores que foram calculados ficaram com valores próximos do nominal.
Pode-se ter uma compreensão mais concreta do funcionamento de um circuito
elétrico. Pode-se comparar e analisar e calcular as resistências
equivalentes. Também por meio desse aprendeu-se a manusear instrumentos de
medição elétrica (ohmimetro).
Apesar de serem ótimos medidores, os instrumentos, influenciaram, na
leitura da intensidade de corrente e da diferença de potencial, e os
resultados encontrados experimentalmente são diferentes aos dados
calculados teoricamente e com seu percentual de tolerância.
Uma vez descoberta à causa dos erros de leitura, fica constatada a
influência que os instrumentos exerceram na medição dos parâmetros físicos.
Pode-se afirmar que o experimento foi considerado satisfatório, pois seus
resultados foram relativamente próximos dos esperados, uma vez que os
valores calculados ficam dentro da margem de erro. (redigir melhor o
parágrafo.)
De acordo com os dados obtidos experimentalmente, foi possível concluir que
as resistências internas interferem nas medições dos instrumentos
utilizados dependendo da relação entre a resistência do circuito medido, o
instrumento utilizado e sua posição na medição.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Halliday, D. & Resnick, R. Física, Vol. 3, Rio de janeiro, livros
técnicos e científicos, editora Latda, 1984.
PURCELL, Edward M. Curso de fisica de Berkeley: eletricidade e
magnetismo. : Edgar Bluchen, 1973. 424 p.
Material coletado na internet:
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/fisica/campo-
eletrico-1.php
http://www.mundovestibular.com.br/articles/761
http://www.fisica.ufmg.br
http://www.fisica.ufc.br
http://www.fisica.ufsc.br
http://www.ifi.unicamp.br
http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9trico
Duarte, J.L., Appoloni, C.R., Toginho Filho, D.O.,Zapparoli,
F.V.D.,Roteiros de Laboratório Laboratório de Física Geral II 1a Parte
(Apostila),Londrina, 2002.
