Exercícios de Orgânica Ii Reações de Substituição Benzílica Conforme a Lista

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA RELATÓRIO FÍSICA EXPERIMENTAL PRÁTICA 7 A Lei de Ohm Curvas Características de Componentes Elétricos BARBARA BARUQUE 745454 IGOR KOVATCH 759237 RIVALDO P NETO 794939 SÃO CARLOSSP MAIO2025 Resumo Neste experimento foram investigadas as características elétricas de diferentes componentes analisando o comportamento da corrente em função da tensão aplicada Foram estudados resistores comerciais uma lâmpada incandescente e um diodo semicondutor permitindo observar tanto comportamentos lineares quanto não lineares As curvas obtidas experimentalmente demonstraram o que a teoria prevê enquanto resistores seguem a proporcionalidade da Lei de Ohm a lâmpada e o diodo apresentaram respostas não lineares à aplicação de tensão O experimento também possibilitou discutir o papel dos instrumentos de medição e suas influências sobre os valores obtidos Dessa forma a atividade proporcionou uma visão prática dos conceitos teóricos fundamentais da eletricidade aprofundando a compreensão sobre o funcionamento e as características específicas de cada componente analisado 1 Objetivos O principal objetivo do experimento foi construir as curvas características I V de resistores comerciais uma lâmpada incandescente e um diodo investigando a aplicabilidade da Lei de Ohm e os desvios que ocorrem para componentes não ôhmicos Também foi propósito deste trabalho identificar as possíveis discrepâncias causadas pela inserção de instrumentos de medição no circuito e avaliar experimentalmente as diferenças entre o comportamento de dispositivos com características ôhmicas e não ôhmicas com foco especial no estudo de polarização direta e reversa no diodo 2 Fundamentos teóricos A Lei de Ohm estabelece uma relação direta e proporcional entre a tensão elétrica aplicada sobre um condutor e a corrente que o atravessa definida por V RI sendo R a resistência elétrica uma constante para resistores ôhmicos Para esses materiais o gráfico da corrente em função da tensão resulta em uma linha reta cuja inclinação representa o inverso da resistência Dispositivos como lâmpadas e diodos no entanto não seguem esse comportamento linear No caso das lâmpadas incandescentes o aumento da temperatura do filamento provoca variações na resistência tornando o gráfico I V uma curva não uma reta Já os diodos semicondutores conduzem corrente significativamente apenas quando polarizados diretamente acima de uma determinada tensão limiar conhecida como tensão de limiar ou de joelho Na polarização reversa a condução é praticamente nula até que ocorra uma possível ruptura não abordada neste experimento Outro aspecto relevante é o impacto dos instrumentos de medição nos circuitos O voltímetro idealmente possui alta impedância de modo que sua inserção não afete o circuito O amperímetro por sua vez deve ter resistência interna mínima Caso contrário esses instrumentos podem alterar o comportamento elétrico e as medições obtidas 3 Materiais Fonte de tensão contínua ajustável Multímetro digital Resistor de proteção Rp 150 Ω Resistores comerciais de filme de carbono R₁ 5kΩ e R₂ 100kΩ Lâmpada incandescente de pequeno porte baixa tensão Diodo semicondutor Cabos de ligação fios de conexão Protoboard ou base de montagem para circuitos Ponteiras e garras tipo jacaré opcional para facilitar conexões 4 Procedimento experimental O experimento foi realizado utilizando três circuitos distintos representados na Figura 21 do roteiro experimental Cada montagem foi ajustada de acordo com o componente analisado resistores comerciais lâmpada incandescente e diodo semicondutor Inicialmente para o estudo dos resistores comerciais de filme de carbono foram selecionados dois resistores distintos um com resistência inferior a 5kΩ R₁ e outro superior a 100kΩ R₂ Utilizando um ohmímetro foram aferidos os valores nominais e respectivas incertezas Em seguida o resistor R₁ foi conectado entre os pontos X e Y no circuito feito igual ao da Figura 21a juntamente com o resistor de proteção Rp 1490 Ω A tensão aplicada foi variada entre 5V e 5V realizadas 10 medições do par Vₓₓ I Posteriormente repetiuse o procedimento para R₂ utilizando a escala de 200μA para maior precisão na leitura de corrente Foi realizada ainda uma verificação específica sobre a influência dos instrumentos de medição aplicando uma tensão fixa de 5V foram comparados os valores de corrente obtidos com e sem o voltímetro conectado permitindo discutir as discrepâncias observadas e seu impacto no cálculo de resistência Na sequência a curva característica da lâmpada incandescente foi obtida conectandoa entre os pontos X e Y no circuito montado igual ao da Figura 21b O resistor de proteção foi removido para evitar restrições à corrente Cuidadosamente foi evitado o aumento da tensão além de 6V por segurança e preservação do componente Foram realizados novamente 10 pontos de medição cobrindo uma faixa de tensão de 5V a 5V Por fim foi determinado o comportamento do diodo semicondutor Para isso foi realizada a montagem representada na Figura 21c com o resistor de proteção mantido para limitar a corrente A tensão foi ajustada inicialmente para 05V de modo a garantir uma leitura adequada Para a obtenção da curva em polarização direta foram realizadas 8 medições variando a tensão entre 01V e 08V não ultrapassando 08V a fim de preservar o componente Em seguida o diodo foi invertido no circuito para medição em polarização reversa obtendo 4 pontos adicionais no intervalo de 01V a 08V e incluindo medições em 1V e 5V conforme instrução do roteiro 5 Resultados Tabela 11 Medida da corrente e da voltagem no primeiro resistor de 5 a 5 volts Corrente I Tensão V 20 20V 1045 490 1046 490 0861 401 0861 403 0659 307 0646 303 0429 201 0417 195 0186 087 0203 095 A equação ajustada ficou V468I 0003V 468 Ou seja a resistência calculada é aproximadamente R 468 Ω Tabela 12 Medidas da fonte da corrente e da tensão de 5 a 5 volts usando o resistor e o capacitor em paralelo FONTE 200u I 20V 48 054 500 49 054 501 40 043 397 38 044 412 29 033 304 A equação ajustada ficou V9 138 937I020V A resistência equivalente calculada foi R 914 MΩ megaohms O coeficiente de determinação R2 foi 0966 ou seja o ajuste continua bom mas agora com um pouco mais de dispersão talvez por ruídos ou variações experimentais o que é natural em medições com correntes muito pequenas 29 033 303 19 021 199 19 021 197 10 011 106 09 011 102 Tabela 13 Medidas das fonte da corrente e da tensão utilizando a lâmpada de filamento ou incandescente FONTE 200m 20v 50 1259 451 50 1261 452 40 1117 360 40 1117 360 30 950 266 29 936 258 20 757 173 19 751 169 09 511 079 09 515 080 O ajuste linear resultou em V3065I012V Ou seja a resistência equivalente calculada foi R 3065 Ω O coeficiente de determinação R2R2R2 foi 0967 mostrando novamente um bom ajuste linear com um pequeno desvio normal em experimentos práticos Tabela 14 Medidas da fonte da corrente e da voltagem após a passagem pelo diodo FONTE 200m 2v 151 941 80 20 096 699 07 12 602 04 15 509 03 11 398 02 12 31 01 00 17 A equação ajustada da reta ficou V 004I434V 004 Ou seja a resistência equivalente calculada é aproximadamente R 0041 Ω Tabela 15 Medidas da fonte da corrente e da voltagem após a passagem pelo diodo invertido FONTE 200u 20v 49 005 505 39 004 404 29 002 300 19 002 205 09 001 102 O ajuste linear resultou em V933 518I042V Portanto a resistência calculada foi R 9335 kΩ quiloohms 6 Conclusões Através das medições realizadas confirmouse o comportamento previsto teoricamente para os diferentes tipos de componentes elétricos Os resistores comerciais apresentaram uma relação linear entre corrente e tensão em consonância com a Lei de Ohm exceto por pequenas discrepâncias atribuídas à resistência interna dos instrumentos de medição Essas discrepâncias foram evidenciadas nos testes específicos propostos demonstrando a importância da correta instrumentação em experimentos elétricos A curva característica da lâmpada revelou o comportamento não linear esperado com um aumento progressivo da resistência à medida que a tensão aplicada aumentava resultado do aquecimento do filamento No caso do diodo semicondutor o experimento evidenciou a presença da tensão limiar na polarização direta a partir da qual a condução tornase expressiva enquanto a polarização reversa resultou em correntes praticamente nulas como previsto O experimento reforçou o entendimento teórico sobre componentes ôhmicos e não ôhmicos e destacou a relevância das boas práticas experimentais na obtenção de resultados precisos e confiáveis O método utilizado permitiu observar com clareza o comportamento característico de cada componente consolidando os conceitos fundamentais de eletricidade e eletrônica 7 Bibliografia 1 Universidade Federal de São Carlos UFSCar PRÁTICA 2 A Lei de Ohm Curvas Características de Componentes Elétricos Departamento de Física 2015 2 Tipler Paul A Mosca Gene Física para Cientistas e Engenheiros Volume 1 Mecânica Oscilações e Ondas Termodinâmica 6a edição Rio de Janeiro LTC 2009 8 Apêndices