Roteiro de Laboratorio - Lei de Ohm e Resistencia Interna UFERSA

Laboratório de eletricidade e Magnetismo Semestre 20221 DCME UFERSA pág 4 AVISOS IMPORTANTES Preencha de forma legível as informações solicitadas por este roteiro Abaixo é indicado o espaço para assinatura dos membros do grupo Cada membro deve assinar com o próprio punho Preencha também a data e o horário em que foi realizada a prática laboratorial Estas informações são obrigatórias para que seja avaliado este documento e são de responsabilidade dos discentesautores Para àquelas informações que ficarão em branco favor passar um traço ou escrever INEXISTENTE Este roteiro devidamente preenchido deverá ser escaneado e postado no SIGAA no período estipulado pelo professor no formato pdf INFORMAÇÕES DE RESPONSABILIDADE DOS DISCENTES EXPERIMENTO REALIZADO EM NO HORÁRIO 4T23 4T45 4N12 4N34 NOME DOS INTEGRANTES DO GRUPO 1 4 2 5 3 6 Conclusão da Parte I Conclusão da Parte II Conclusão da Parte III Conclusão da Parte IV ROTEIRO 5 R5 LEI DE OHM E RESISTÊNCIA INTERNA DE UMA PILHA Universidade Federal Rural do SemiÁrido Centro de Ciências Exatas e Naturais Departamento de Ciências Naturais Matemática e Estatística Laboratório de Eletricidade e Magnetismo Laboratório de eletricidade e Magnetismo Semestre 20221 DCME UFERSA pág 5 ATIVIDADES DO ROTEIRO R5 OBJETIVO Determinar a capacitância equivalente e a energia acumulada em capacitores MATERIAL NECESSÁRIO Multímetro e pontas de prova 1 resistor e 1 pilha Fios link Conectores do tipo banana 1 protoboard Paquímetro PARTE I MEDIDA DA CONDUTIVIDADE Diante da equação 𝑅 𝐿𝜎𝐴 para medir a condutividade 𝜎 de um material é necessário o valor do comprimento 𝐿 do fio em questão da seção de área transversal 𝐴 deste fio e o valor de sua resistência elétrica 𝑅 Experimentalmente será realizada esta medida para um fio link estes que são usados na fiação telefônica O valor de 𝐿 deve ser da ordem de aproximadamente 10 𝑚 se não for não tem problema pode usar o comprimento disponibilizado Meça com o ohmímetro a resistência do fio como mostra a Figura 6A Como o fio é muito fino a medida da área transversal pode ser obtida da medida direta com um paquímetro ou enrolando o fio em uma caneta deixando os enrolamentos bem próximos entre si 𝑛 vezes medindo o comprimento do enrolamento 𝑑 como mostra a Figura 6B Figura 6 A Medida da resistência do fio de cobre B Fio de cobre enrolado em um cilindro P1 A área da seção transversal 𝐴 em função do comprimento 𝑑 de 𝑛 enrolamentos do fio é dada por 𝐴 𝜋𝑑²4𝑛² pois 𝑑 2𝑛𝑟 onde 𝑟 é o raio do fio Com os valores de 𝑅 𝐿 e 𝐴 e de uso da 𝑅 𝐿𝜎𝐴 calcule o valor da condutividade 𝜎 e 𝜌 para o fio de cobre Preencha a Tabela 1 Tabela 1 Valores de 𝑅 𝐿 𝐴 e 𝜎 para o fio 𝑅 𝐿 𝐴 𝜎 𝜌 P2 Segundo o valor de 𝜎 medido pelo experimentador ou seja a condutividade elétrica da Tabela 1 compare com os valores disponibilizados pela literatura é importante e obrigatório a inserção da fonte bibliográfica neste roteiro e indique pela melhor aproximação de qual material seja feito o fio link e comente sua resposta PARTE II COMPORTAMENTO ÔHMICO A Figura 7 mostra o circuito que deve ser montado composto por uma fonte de alimentação de corrente contínua 𝜀 e um resistor 𝑅 Esta prática mostrará o comportamento ôhmico de 𝑅 A ddp fornecida pela fonte deve fornecer vários valores de tensão e para cada valor de tensão fornecida pela fonte meça a ddp e a corrente sobre o resistor Para isso o experimentador poderá usar as propostas de circuito e medida mostradas na Figura 8 Figura 7 Circuito com uma fonte de alimentação 𝜀 e um resistor 𝑅 P3 O resistor escolhido para a atividade deve ter seu valor de resistência nominal inserido no espaço indicado na Tabela 3 O circuito estando montado com a fonte de alimentação desligada ajuste o botão de controle da ddp para o valor mínimo Ligue a fonte de alimentação e ajuste a ddp da fonte 𝜀para o primeiro valor de medida da Tabela 3 de 05 V polarização direta Meça o valor da ddp sobre o resistor 𝑉𝑅 e meça o valor da corrente que passa por 𝑅 𝑖𝑅 Da Equação 4 para cada medida de 𝑉 e 𝑖 calcule o valor de 𝑃𝑅 que é a potência dissipada pelo resistor Repita este procedimento variando 𝜀 de meio em meio volt até preencher completamente a Tabela 3 Laboratório de eletricidade e Magnetismo Semestre 20221 DCME UFERSA pág 6 Figura 8 Proposição de montagem do circuito da Figura 7 em A Em B e C estão as sugestões de posicionamento dos equipamentos para a medida da corrente e da ddp sobre 𝑅 respectivamente P4 Dos valores da Tabela 3 monte o gráfico de 𝑉𝑅 em função de 𝑖𝑅 De antemão o comportamento deste gráfico é linear devido ao comportamento ôhmico deste componente com exceção de alguns pontos que podem sair um pouco do padrão pelo erro experimental e por isso através do método da Regressão Linear estipule a melhor reta que ajusta os pontos medidos na forma da equação 𝑦𝑥 𝑎𝑥 𝑏 E neste caso 𝑦 𝑉𝑅 e 𝑥 𝑖𝑅 e pela Equação 1 𝑎 𝑅 e 𝑏 deve ser nulo ou muito menor que o valor de 𝑎 Os valores encontrados na regressão linear devem ser inseridos na Tabela 2 onde as constantes também têm unidades específicas O experimentador não pode esquecer inserilas Tabela 2 Medidas das constantes 𝑎 e 𝑏 do ajuste linear 𝑎 𝑏 P5 Compare o valor de 𝑎 com o valor nominal esperado escrito na Tabela 1 e comente sobre sua análise Tabela 3 Medida da ddp 𝑉𝑅 e da corrente 𝑖𝑅 sobre o resistor 𝑅 Escreva aqui o valor da resistência nominal 𝑅 𝜀 𝑉 𝑖𝑅 𝐴 𝑉𝑅 𝑉 𝑃𝑅 𝑊 00 00 00 00 05 10 15 20 25 30 35 40 P6 Da Tabela 3 com os valores de potência 𝑃𝑅 calculada para cada linha faça o gráfico de A 𝑃𝑅 versus 𝑖𝑅 e o de B 𝑃𝑅 versus 𝑉𝑅 comentando sobre suas dependências abaixo de cada gráfico PARTE III MEDIDA DA DDP DE CIRCUITO ABERTO Nesta prática será utilizada uma pilha usada Na sua carcaça é possível verificar o valor de ddp nominal 𝑉𝑃𝑁 e as polaridades e Meça com o voltímetro a medida da ddp de circuito aberto 𝑉𝑃𝐸 no qual nenhuma carga é colocada sobre a pilha como mostra a Figura 9 Preencha a Tabela 4 Laboratório de eletricidade e Magnetismo Semestre 20221 DCME UFERSA pág 7 Figura 9 Medida da ddp da pilha em circuito aberto Tabela 4 Medidas dos valores de 𝑉𝑃𝑁 e 𝑉𝑃𝐸 𝑉𝑃𝑁 𝑉𝑃𝐸 P7 Houve alguma diferença entre os valores de 𝑉𝑃𝑁 e 𝑉𝑃𝐸 da Tabela 4 Comente sua resposta PARTE IV MEDIDA DA FEM E DA RESISTÊNCIA INTERNA Nesta parte da atividade é necessário ter seis resistores com diferentes valores de resistência inclusive em ordens de grandeza diferente caso seja possível Escolha o resistor de menor valor de resistência para iniciar a atividade monte o circuito da Figura 10 formado com uma pilha e o resistor 𝑅 Figura 10 Circuitobase para medida da resistência interna e a fem da pilha P8 Realize a medida da ddp sobre o resistor 𝑅 dado por 𝑉𝑅 e a corrente do circuito 𝑖 com o voltímetro e o amperímetro respectivamente como mostra a Figura 11A e B em sequência Troque o resistor e execute novamente este procedimento e para cada medida preencha a Tabela 5 Figura 11 A Medida da corrente do circuito B Medida da ddp sobre 𝑅 Tabela 5 Medida da ddp 𝑉𝑅 e da corrente 𝑖 sobre o resistor 𝑅 𝑅 Ω 𝑉𝑅𝑉 𝑖𝐴 1 2 3 4 5 6 P9 Faça o gráfico de 𝑉𝑅 em função de 𝑖 usando os valores da Tabela 5 e através do método da Regressão Linear estipule a melhor reta que ajusta os pontos medidos na forma da equação 𝑦𝑥 𝑎𝑥 𝑏 E neste caso 𝑦 𝑉𝑅 e 𝑥 𝑖 e pela Equação 5 𝑎 𝑟 e 𝑏 𝜀 Os valores encontrados na regressão linear devem ser inseridos na Tabela 6 onde as constantes também têm unidades específicas bem como os valores de 𝑟 e 𝜀 Tabela 6 Medidas das constantes 𝑎 e 𝑏 de 𝑦𝑥 𝑎𝑥 𝑏 e os valores da resistência interna 𝑟 e da fem 𝜀 𝑎 𝑏 𝜀 𝑟 Laboratório de eletricidade e Magnetismo Semestre 20221 DCME UFERSA pág 8 P10 Compare os valores das resistências 𝑅 desta atividade e o valor de 𝑟 da Tabela 6 e comente sobre sua análise P11 Em um estudo sobre os valores de resistência da Tabela 5 qual a análise sobre os valores de 𝑅 para obtenção de ddps mais próximos da fem da fonte de alimentação