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CENTRO UNIVERSITÁRIO NOSSA SENHORA DO PATROCINIO-CEUNSP
SALTO 2009
Centro Universitário Nossa Senhora do Patrocínio
Relatório: Laboratório de Física
Experimentos: Eletrodinâmica – Corrente e Resistência Elétrica
Submetido:
Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
Elaborado pelo aluno:
Nome:
N.º
Componentes do Grupo:
I – Título: Eletrodinâmica – Corrente e Resistência Elétrica
II – Objetivo: Verificar as interferências dos materiais na condutividade e
resistividade elétrica.
III – Teoria:
Corrente elétrica
A corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor
quando entre suas extremidades houver uma diferença de potencial,
geralmente obtido através de uma bateria. Esta diferença de potencial chama-
se tensão. A facilidade ou dificuldade com que a corrente elétrica
atravessa um condutor é conhecida como resistência. Esses três conceitos:
corrente, tensão e resistência, estão relacionados entre si, de tal maneira
que, conhecendo dois deles, pode-se calcular o terceiro através da Lei de
Ohm.
Os elétrons e a corrente elétrica não são visíveis mas podemos comprovar
sua existência conectando, por exemplo, uma lâmpada a uma bateria. Entre os
terminais do filamento da lâmpada existe uma diferença de potencial causada
pela bateria, logo, circulará uma corrente elétrica pela lâmpada e portanto
ela irá brilhar.
A relação existente entre a corrente, a tensão e a resistência denomina-se
Lei de Ohm.
Unidades e conversões importantes para o estudo da eletricidade:
"Símbol"Unidade "
"o " "
" A "ampère (unidade de "
" "corrente) "
"V "volt (unidade e "
" "tensão) "
"W "watt (unidade de "
" "potência) "
"Ohm "Ohm (unidade de "
" "resistência) "
"H "henry (unidade de "
" "indutância) "
"F "farad (unidade de "
" "capacitância) "
"Hz "hertz (unidade de "
" "freqüência) "
"Símbol"Fração/Múltiplo "
"o " "
"p "pico (1 trilionésimo"
" "10E-12) "
"n "nano (1 bilionésimo "
" "10E-9) "
"µ "micro (1 milionésimo"
" "10E-6) "
"m "mili (1 milésimo "
" "10E-3) "
"k "kilo (1 milhar 10E3)"
"M "mega (1 milhão 10E6)"
"G "giga (1 bilhão 10E9)"
Resistência elétrica
Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem
de corrente elétrica pelo mesmo, quando existe uma diferença de potencial
aplicada. Seu cálculo é dado pela Lei de Ohm, e, segundo o Sistema
Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms.
Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, um
número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor.
Nesse movimento, os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que
constituem o metal. Portanto, os elétrons encontram uma certa dificuldade
para se deslocar, isto é, existe uma resistência à passagem da corrente no
condutor. Para medir essa resistência, os cientistas definiram uma grandeza
que denominaram resistividade elétrica.
Fatores que influenciam na resistividade de um material:
A resistividade de um condutor é tanto maior quanto maior for seu
comprimento.
A resistividade de um condutor é tanto maior quanto menor for a área
de sua seção transversal, isto é, quanto mais fino for o condutor.
A resistividade de um condutor depende do material de que ele é feito.
A resistividade de um condutor depende da temperatura na qual ele se
encontra.
Resistividade elétrica de alguns materiais:
Resistor
Um resistor é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, com a
finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica (efeito
joule), a partir do material empregado, que pode ser por exemplo carbono ou
silício.
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.
Um resistor ideal é um componente com uma resistência elétrica que
permanece constante independentemente da tensão ou corrente elétrica que
circular pelo dispositivo.
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.
O valor de um resistor de carbono pode ser facilmente identificado de
acordo com as cores que apresenta na cápsula que envolve o material
resistivo, ou então usando um ohmímetro
Tabela de cores dos Resistores:.
Lei de OHM
George Ohm nasceu em Erlangen, Alemanha em 1789. Trabalhou em diversos
experimentos envolvendo a eletricidade e, na grande maioria, desenvolvia
seus próprios equipamentos. Em 1827 estabeleceu a relação descrita acima e
conhecida até hoje como a 1ª Lei de Ohm. Ohm faleceu em 6 de Julho de 1854
em Munique.
A Primeira Lei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador Georg
Simon Ohm, indica que a diferença de potencial (V) entre dois pontos de um
condutor é proporcional à corrente elétrica (I) que o percorre:
onde:
V é a diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou ddp) medida em Volts
R é a resistência elétrica do circuito medida em Ohms
I é a intensidade da corrente elétrica medida em Ampères
Porém, nem sempre essa lei é válida, dependendo do material usado para
fazer o resistor (também incorretamente chamado de "resistência"). Quando
essa lei é verdadeira num determinado material, o resistor em questão
denomina-se resistência ôhmica ou linear. Na prática não existe uma
resistência ôhmico ou linear 'exato', mas muitos materiais (como a pasta de
carbono) permitem fabricar dispositivos aproximadamente lineares.
Um exemplo de componente eletrônico que não possui uma resistência linear é
o diodo, que portanto não obedece à Lei de Ohm.
Conhecendo-se duas das grandezas envolvidas na Lei de Ohm, é fácil calcular
a terceira:
A potência P, em Watts, dissipada num resistor, na presunção de que os
sentidos da corrente e da tensão são aqueles assinalados na figura, é
dada por
Logo, a tensão ou a corrente podem ser calculadas a partir de uma
potência conhecida:
Outras relações, envolvendo resistência e potência, são obtidas por
substituição algébrica:
Resistividade elétrica de alguns materiais:
Condutividade elétrica (σ) é usada para especificar o caráter elétrico de
um material. Ela é simplesmente o recíproco da resistividade, ou seja,
inversamente proporcionais e é indicativa da facilidade com a qual um
material é capaz de conduzir uma corrente elétrica. A unidade é a recíproca
de ohm-metro, isto é, [(Ω-m)-1]. As seguintes discussões sobre propriedades
elétricas usam tanto a resistividade quanto a condutividade.
Materiais sólidos exibem uma espantosa faixa de condutividades. De fato,
uma maneira de classificar materiais sólidos é de acordo com a facilidade
com que conduzem uma corrente elétrica; dentro deste esquema de
classificação existem 3 grupamentos: condutores, semicondutores e
isolantes. Metais são bons condutores, tipicamente tendo condutividades da
ordem de 107 (Ω-m)-1. No outro extremo estão os materiais com muito baixas
condutividades, situando-se entre 10-10 e 10-20 (Ω-m)-1; estes são os
isolantes elétricos. Materiais com condutividades intermediárias,
geralmente entre 10-6 e 104 (Ω-m)-1, são denominados semicondutores. No
Sistema Internacional de Unidades, é medida em siemens por metro.
Constitui engano achar que o ouro é o melhor condutor elétrico. Na
temperatura ambiente, no planeta Terra, o material melhor condutor elétrico
ainda é a prata. Relativamente, a prata tem condutividade elétrica de
108 %; o cobre 100 %; o ouro 70 %; o alumínio 60 % e o titânio apenas 1 %.
O ouro, em qualquer comparação, seja no mesmo volume, ou na mesma massa,
sempre perde em condutividade elétrica ou térmica para o cobre. Entretanto,
para conexões elétricas, em que a corrente elétrica deve passar de uma
superfície para outra, o ouro leva muita vantagem sobre os demais
materiais, pois sua oxidação ao ar livre é extremamente baixa, resultando
numa elevada durabilidade na manutenção do bom contato elétrico. Entre os
citados, o alumínio seria o pior material para as conexões elétricas,
devido à facilidade de oxidação e à baixa condutividade elétrica da
superfície oxidada. Assim, um cabo condutor de cobre com os plugues de
contatos dourados levam vantagens sobre outros metais. Uma conexão entre
superfícies de cobre, soldada com prata constitui a melhor combinação para
a condução da eletricidade ou do calor entre condutores distintos.
Condutividade elétrica de alguns materiais:
Permissividade relativa e constante dielétrica de alguns materiais:
Potência Elétrica
Em sistemas elétricos, a potência instantânea desenvolvida por um
dispositivo de dois terminais é o produto da diferença de potencial entre
os terminais e a corrente que passa através do dispositivo.
Isto é,
onde I é o valor instantâneo da corrente e V é o valor instantâneo da
tensão. Se I está em ampères e V em volts, P estará em watts.
Potência elétrica pode ser definida também como o trabalho realizado pela
corrente elétrica em um determinado intervalo de tempo.
Num sistema de corrente contínua em que I e V se mantenham invariantes
durante um dado período, a potência transmitida é também constante e igual
ao produto .
IV – Material Utilizado
Painel de Fios;
Ohmímetro.
V – Procedimento:
Montar o aparato, para cada par de conexões, e cada fio, medir, com o
auxilio do Ohmímetro a resistência elétrica.
VI – Dados experimentais:
Dados obtidos para Fio de Níquel Cromo Ø 0,7mm:
Gráfico R x L/A para Fio de Níquel Cromo Ø 0,7mm:
Dados obtidos para Fio de Níquel Cromo Ø 0,5mm:
Gráfico R x L/A para Fio de Níquel Cromo Ø 0,5mm:
Dados obtidos para Fio de Níquel Cromo Ø 0,3mm:
Gráfico R x L/A para Fio de Níquel Cromo Ø 0,3mm:
Dados obtidos para Fio de Ferro Ø 0,5mm:
Gráfico R x L/A para Fio de Ferro Ø 0,5mm:
Dados obtidos para Fio de Cobre Ø 0,5mm:
Gráfico R x L/A para Fio de Cobre Ø 0,5mm:
VII – Conclusão:
A finalidade de todo experimento prático é fixar e tornar menos abstrato o
conhecimento obtido nas aulas teóricas, por isso é de fundamental
importância a inclusão dessa prática em disciplinas que contenham ementas
passíveis de experimentação prática. O auxilio dos profissionais do
laboratório é de fundamental importância para que se obtenha êxito no
experimento.
Após a obtenção dos dados, e análise estatística dos mesmos, podemos
analisá-los com base nas literaturas. Observa-se facilmente que o material
analisado com maior resistividade elétrica é o Níquel Cromo, exatamente
como encontramos na literatura. Pelos resultados colhidos pode-se também
avaliar que quanto menor o diâmetro e maior o comprimento do fio,
relacionado com o mesmo material, maior a sua resistividade. Isso ocorre,
por que diminui o espaço para a livre circulação dos elétrons, e aumenta a
distância a ser percorrida. Consegue-se também por esse experimento,
comprovar a baixa resistividade do Cobre, explicando assim seu uso
expandido para fins de condutividade elétrica. Os resultados obtidos porém
são passíveis de uma série de erros, tais como a pureza dos materiais
utilizados, a precisão e a regulagem do aparelho usado para a obtenção dos
dados (Ohmímetro). Detalhes esses facilmente perceptíveis na execução dos
trabalhos em laboratório: ao tocarmos entre si,os dois cabos que efetuam a
medição, obtínhamos um resultado de 0,2 ohms; sendo assim, todos os
resultados que colhíamos, tiveram um desconto real quando executamos os
cálculos e parâmetros estatísticos de 0,2 ohms.
VIII – Dados Bibliográficos
RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; KLRANE, K:. Física 3. 5.ed. Rio de Janeiro:
Livros Técnicos e Científicos, 2003.
TIPLER, P. A. Física para Cientistas e Engenheiros; Eletricidade,
Magnetismo e Ótica. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2000.
HALLIDAY, DAVID, "Fundamentos de física"¸ Rio de Janeiro: LTC Livros
Técnicos e Científicos Editora S.A., 2006. 356 pg.
YOUNG, HUGH D., ROGER A.FREEDMAN, "Física 1", São Paulo – SP: Pearson
Education do Brasil, 2003, 10º Ed.
www.wikipedia.com.br/física. Acesso em 17/09/09.
www.sofisica.com.br. Acesso em 17/09/09.
www.coladaweb.com.br. Acesso em 18/09/09.
WWW.efeitojoule.com.br Acesso em 18/09/09.
