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Título da experiência: LEI DE OHM
Conceitos estudados:
- Lei de Ohm
- Resistência
- Resistor ôhmico
- Resistor não-ôhmico
- Corrente elétrica
- Diferença de Potencial (d.d.p.)
Habilidades e competências
- Expressar-se corretamente utilizando a linguagem física/matemática adequada e elementos de sua representação. Apresentar de forma clara e objetiva o conhecimento apreendido, através de tal linguagem.
- manusear e identificar resistores ôhmicos e não-ôhmicos
- reconhecer e montar circuitos simples
- aplicar a lei de ohm em circuitos simples resistivos
- medir intensidade de corrente elétrica
- medir d.d.p. nos ramos do circuito
- Usar o multímetro em medidas de resistência elétrica
- Aplicar a Lei de Ohm em circuitos simples resistivos
Contextualização/Problematização
Em problemas envolvendo a eletricidade dinâmica é fundamental o conhecimento da lei de OHM na determinação dos parâmetros que compõem um circuito simples resistivo. É possível então realizar medidas de voltagem (V) e corrente elétrica (I) nos terminais de um resistor a fim de verificar o tipo de relação existente entre essas duas grandezas. Se a relação V/l é uma constante, dizemos que o resistor obedece a Lei de Ohm, se a razão V/l variar, dizemos que o resistor não obedece a Lei de Ohm.
LEI DE OHM
Fundamentação teórica
Em 1826, George Simon Ohm (1789-1854), professor e físico alemão, estabeleceu a partir de dados obtidos em exaustivas observações experimentais a proposição que ficou conhecida como lei de Ohm:
"a tensão aplicada entre os terminais de um condutor é diretamente proporcional à intensidade de corrente que o atravessa".
De acordo com Ohm, o quociente entre a ddp (diferença de potencial) U e a respectiva corrente / é um valor constante para um dado resistor; podemos então escrever:
-. R = — ' (1.1) /' Onde R é a resistência elétrica do resistor. Observe que para um resistor ôhmico a resistência R não depende da tensão U à qual ele está sujeito nem tampouco da intensidade / da corrente elétrica que o atravessa. Matematicamente podemos expressar a lei de Ohm pela relação:
U = R. i (1.2)
Graficamente a lei de Ohm é representada por uma reta passando pela origem de um sistema de eixos ortogonais onde se representa U em ordenadas e i em abscissas, conforme a Figura 1.1.
Figura 1.1. Curva característica do resistor ôhmico.
Em geral, ao variarmos a ddp U aplicada aos terminais de um resistor, a intensidade de corrente / também varia, mas não de maneira proporcional. É importante notar que a relação U = R. i simplesmente, não expressa a lei de Ohm; é necessário também que R permaneça constante, ou seja, independente de U e /. Note também que esta relação é válida para dispositivos não-ôhmicos, sendo que neste caso R não é constante.
LEI DE OHM
- Escolha a escala de tensão tendo em mente os valores da Tabela 1.
Ajuste os valores de tensão (leitura do voltímetro) confqrme a Tabela 1 e anote os valores correspondentes da corrente (leitura do amperímetro). '•
Tabela 1 - Resultados experimentais para Rt. Valores de Tensão e Corrente elétrica Tensão (V)" 1,0 2 ,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10, Corrente (A) (^) A 3 - £3,C» "XYv
4- Meça o valor da resistência do outro resistor: R 2 = 7.}k Q. 5- Com a fonte desligada, ligue o voltímetro no resistor R2 no circuito montado anteriormente. 6- Calcule a corrente nominal máxima através de R 2 sabendo que, de acordo com a Tabela .2, a tensão máxima aplicada será de 10V. Baseado neste resultado você deve decidir qual escala do amperímetro escolher.
1(R2) = -V>ÇyA
7- Ajuste os valores de tensão (leitura do voltímetro) conforme a Tabela 2 e anote os valores correspondentes da corrente (leitura do amperímetro).
Tabela 2. Resultados experimentais para R 2. Valores de Tensão e Corrente elétrica Tensão (V) 1,0 2 , 0 3 , 0 4 , 0 5 , 0 6 , 0 7 , 0 8 , 0 (^) 9 , 0 1 0 , 0 Corrente (A) (^) X
8- Substitua R 2 pela lâmpada fornecida. Ajuste os valores de tensão conforme a Tabela 3 e anote os valores correspondentes de corrente.
ATENÇÃO: como você não conhece a resistência da lâmpada, você não saberá qual a corrente elétrica esperada. Neste caso use inicialmente uma escala bem alta no amperímetro e depois mude para uma escala menor s e for possível.
\ (^) /alores de Tensão e Corrente elétrica Tensão (V) 1,0 2 , 0 3 , 0 4 ,0 (^) 5 , 0 6 , 0 7 , 0 (^) 8 , 0 9 , 0 1 0 , 0 Corrente (A) (^) O. GA (^) 0,7,
LEI DE OHM
LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMEXTAL
ALUNOÍA)
TÍTULO DA EXPERIÊNCIA. Medidas Eletricas - Parte 11 [MEDIDAS DE TENSÃO E
CORRENTE] - Associação em SÉRIE
Conceitos estudados:
- Eletricidade estática
- Eletrodinâmica
- Resistência elétrica
- Resistor ôhmico e não-ôhmico
- Corrente elétrica
- Campo eletrico
- Carga elétrica
- Força eletromotriz
- Tensão elétrica
Habilidades e Competências:
- Expressar-se corretamente utilizando a linguagem física/matemática adequada e elementos de sua representação. Apresentar de forma clara e objetiva o conhecimento apreendido, através de tal linguagem.
- reconhecer e montar circuitos simples
- associar resistores em malhas
- Determinar a tensão e a corrente elétrica em assocíações[serie]
Contextualização/problematização:
Em problemas envolvendo a eletricidade dinâmica é importante o conhecimento da lei de OHM na determinação dos parâmetros que compõem um circuito simples resistivo. Antes porem, é fundamental o conhecimento dos dispositivos operacionais que compõem um circuito eletrico simples. A saber, fonte de tensão, resistores, medidores e elementos de ligação. Neste experimento serão realizadas medidas de tensão e corrente eletricas através do uso do MULTÍMETRO envolvendo circuitos simples de resistores associados em série.
Eletricidade e magnetismo ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES 1
MATERIAL UTILIZADO
- Quadro eletrico
- Resistores não-Ôhmicos [Lâmpadas de 12 V]
- Fios e garras
- Multímetro digital (Escalas de Volt, Ohm e Ampere)
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
1. Associação de Resistores em série.
Monte o circuito da figura 1 no quadro eletrico: Use Lâmpadas de filamento [12 V] no lugar dos resistores Ri, R 2 e R3 e realize as medidas solicitadas.
A Ri
Figura 1 - Circuito resistivo em série
O B S :
A N T E S DE REALIZAR Q U A L Q U E R MEDIDA S O L I C I T E DO S E U ORIENTADOR, UMA
VISTORIA NO CIRCUITO A FIM DE EVITAR DANOS NOS EQUIPAMENTOS (fonte e multímetro). A fonte só deverá s e r ligada na tensão requerida e após a vistoria.
Ligue a fonte de tensão e coloque a tensão máxima para 10 V.
Use o multímetro na escala DC V 20 (escala verde)
Ligue corretamente os cabos nos bornes do multímetro - Cabo vermelho no terminal vermelho VQHz - Cabo preto no terminal preto (COM)
Eletricidade e magnetismo ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES (^) 3
2. Medidas de voltagem elétrica:
Realize a s seguintes medidas no circuito.
a) VAR = XpS V R c = 3 ; W v C D = 4 ^ 2 i ^ V A H = 9. f 7 i / *
Verifique s e a soma VAB + VBC + V C D = VAD é satisfeita ou se há diferenças. Em caso de haver diferenças determine o erro percentual entre os valores 1 1 ci e n ^ d s U B I C I i i I H I B u c i i u ( J C I w s i i i u o i c i iu c u s v c u u i c a... K.
3. Medidas de corrente elétrica
Para ler corrente elétrica com segurança observe na fonte (CURRENT) o valor indicado ao medir a tensão VAD- E m seguida escolha uma escala no multímetro que seja maior que e s s e valor. Exemplo: Valor C U R R E N T = 0,40 A - escala branca: DC A 20
Ligue corretamente o s cabos nos bornes do multímetro - Cabo vermelho no terminal vermelho A - Cabo preto no terminal preto (COM).
ATENÇÃO! Caso sejam observados valores de corrente que ultrapassem o valor máximo da escala de corrente, mude o borne vermelho para o terminal 10 A.
Em c a s o de dúvidas, consulte sempre o s e u orientador.
Faça a s seguintes medidas:
b) / = A h= Q , ^ A b= A h= j p j i q A
Verifique s e I = ff = Í2 ~ h
CONCLUSÃO: ^
Eletricidade e magnetismo ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES (^4)
LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMEMAL x
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TÍTULO DA EXPERIÊNCIA: DIFRAÇÃO DA LUZ (REDES DE DIFRAÇÃO) ROTEIRO Conceitos estudados:
- onda estacionária
- difração luminosa
- frequência e comprimento de onda
- amplitude de oscilação
- número de onda
- interferência construtiva e destrutiva
- função de onda
- condições de interferência
- dupla fenda
- múltiplas fendas
- redes de difração
Habilidades e Competências:
- Expressar-se corretamente utilizando a linguagem física/matemática adequada e elementos de sua representação. Apresentar de forma clara e objetiva o conhecimento apreendido, através de tal linguagem.
- Reconhecer e descrever interferência de ondas
- Aplicar método de Young para ondas luminosas
- Identificar pontos de interferência de ondas luminosas.
- Identificar distância entre os máximos e os mínimos luminosos
- Determinar o comprimento de onda da luz monocromática a partir do experimento
Contextualização/problematização:
O fenómeno da interferência de ondas pode ocorrer em uma, duas e três dimensões. O caso aqui estudado refere-se à interferência de ondas luminosas geradas por uma fonte de luz monocromática através de fendas de uma rede de difração. O método utilizado para determinação de comprimentos de onda é o mesmo de YOUNG, onde uma luz monocromática passa através de fendas e interfere num anteparo. Aplicando as condições de interferência é possível se determinar qual o comprimento de onda da luz utilizada.
Fundamentação teórica
Quando uma luz monocromática de determinada frequência incide em uma fenda de um anteparo, pode-se observar um fenómeno ondulatório conhecido como difração. A figura 1 mostra o fenómeno da difração para frentes de ondas luminosas incidindo numa fenda simples e divergindo para uma fenda dupla.
F i g u r a 1- Difração d a luz e m u m a fenda simples e dupla fenda
Após a difração em dupla fenda as ondas interferem formando no anteparo pontos de máxima e mínima intensidade. As franjas claras são pontos de interferência construtiva e as escuras, de interferência destrutiva. O método de Young permite uma medida do comprimento de onda da luz utilizada. A figura 2a mostra um esquema do experimento utilizado por Young onde Si e S representam as fendas (fontes) de onde partem as ondas para interferirem no anteparo C. A figura 2b mostra um detalhe da diferença de caminho entre as duas ondas que chegam em P.
F i g u r a 2 - E s q u e m a de difração de dupla fenda
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Monte o aparato de Young e faça medidas dos parâmetros D e Y. Substitua na equação a seguir e determine o comprimento de onda da luz utilizada. Faça, pelo menos, tres medidas de D e Y. Preencha as tabelas 1 e 2.
à =
2dY nD
T a b e l a 1- C o m p r i m e n t o de onda luz verde LASER VERDE
6 Z.c. *0 , 1 - W * Média: Média = (^) Média
LASER VERMELH 0 D Y D (^) n A
Média = (^) Média = Média =
Abaixo segue uma tabela que ilustra bem cada faixa de frequência e comprimento de onda para as faixas de luz visíveis.
Cor Comprimento de onda (nm) Frequência (THz) Vermelho 625 a 740 (^) 480 a 405 Laranja (^) 590 a 625 510 a 480 Amarelo (^) 565 a 590 530 a 510 Verde 500 a 565 (^) 600 a 530 Ciano 485 a 500 (^) 620 a 600 Azul (^) 440 a 485 (^) 680 a 620 Violeta (^) 380 a 440 (^) 790 a 680
Os estudos da energia da luz podem ser observados em diversos trabalhos da física, desde Newton com os estudos da separação da luz branca utilizando um prisma, as mais sofisticadas técnicas de análises espectrográficas. Um exemplo muito próximo de nós que mostra a "força", ou melhor, a energia das frequências de luz, é o efeito fotoelétrico.
