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CURVAS CARACTERÍSTICAS DE RESISTORES
Guilherme Morais Spíndola¹ ¹Universidade Federal de Goiás/Instituto de Física/Licenciatura em Física, [email protected]
Resumo O objetivo dessa atividade foi utilizar a lei de ohm para achar a resistência em cinco resistores e a relação da corrente e tensão nos resistores metálicos, PTC, lâmpada incandescente, diodo semicondutor e diodo Zener. Após achar, fizemos os gráficos e observamos o comportamento da corrente em função do potencial e assim conseguimos achar as resistências e fazer as análises. Palavras-chave: Curvas características de resistores. Introdução
Um resistor (frequentemente chamado de resistência, que é na verdade a sua medida) é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica por meio do efeito joule, ora com a finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito.
Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem decorrente elétrica, através de seu material. A essa oposição damos o nome de resistência elétrica ou impedância, que possui como unidade o ohm
. Causam uma queda de tensão em alguma parte de um circuito elétrico, porém jamais causam quedas de corrente elétrica, apesar de limitar a corrente. Isso significa que a corrente elétrica que entra em um terminal do resistor será exatamente a mesma que sai pelo outro terminal, porém há uma queda de tensão. Utilizando-se disso, é possível usar os resistores para controlar a corrente elétrica sobre os componentes desejados.
Um resistor ideal é um componente com uma resistência elétrica que permanece constante independentemente da tensão ou corrente elétrica que circula 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.
Alguns resistores são longos e finos, com o material resistivo colocado ao centro, e um terminal de metal ligado em cada extremidade. Este tipo de encapsulamento é chamado de encapsulamento axial. A fotografia a direita mostra os resistores em uma tira geralmente usados para a pré-formatação dos terminais. Resistores usados em computadores e outros dispositivos são tipicamente muito menores, freqüentemente são utilizadas tecnologia de montagem superficial ( Surface-mount technology ), ou SMT, esse tipo de resistor não tem "perna" de metal (terminal). Resistores de maiores potências são produzidos mais robustos para dissipar calor de maneira mais eficiente, mas eles seguem basicamente a mesma estrutura.
O resistor PTC é um resistor dependente de temperatura com coeficiente de temperatura positivo. Quando a temperatura se eleva, a resistência do PTC aumenta. Os PTC são freqüentemente encontrados em televisores, em série
com a bobina desmagnetizadora, onde são usados para prover uma curta rajada de corrente na bobina quando o aparelho é ligado. Uma versão especializada de PTC é o polyswitch que age como um fusível auto-rearmável.
Certos materiais – como o ferro, por exemplo –, quando ficam muitos quentes, começam a emitir luz. Chamamos esse fenômeno de incandescência. É assim que funciona o lampião e foi esse o princípio que Thomas Edison seguiu para confeccionar a primeira lâmpada elétrica que deu certo.
Enquanto os lampiões queimam gás ou querosene, as lâmpadas acendem graças à eletricidade. A energia passa por um filamento que quando aquecido a temperaturas muito altas – a partir de 2.200º C – produz luz visível.
Na lâmpada de Edison, o filamento era de algodão carbonizado, mas hoje o material que se usa é o tungstênio, um elemento que tem ponto de fusão mais alto do que outros metais – ou seja, necessita de uma temperatura muito elevada para passar ao estado líquido.
Provavelmente, na sua casa, há alguma lâmpada dessas. Uma lâmpada incandescente regular produz uma luz amarelada e confortável. Enquanto a lâmpada de Edison durou 40 horas, as incandescentes de hoje duram aproximadamente 1.000 horas, sem importar o número de acendimentos.
Parece espantoso que dentro da nossa casa algo fique tão quente assim, mas acredite: o filamento de tungstênio pode chegar até os 3.000º C. Apesar de não se fundir a essa temperatura, poderia pegar fogo caso entrasse em contato com o oxigênio. Por isso, dentro das lâmpadas, há um gás inerte – ou seja, que não reage. Nas incandescentes regulares, esse gás é o argônio ou o criptônio. A vantagem de usar um gás inerte e não o vácuo, como nas primeiras lâmpadas, é diminuir o desgaste do filamento.
O diodo semicondutor é um componente que pode comportar-se como condutor ou isolante elétrico, dependendo da forma como a tensão é aplicada aos seus terminais. Essa característica permite que o diodo semicondutor possa ser utilizado em diversas aplicações, como, por exemplo, na transformação de corrente alternada em corrente contínua. A lei de ohm é válida para todos: V=RI Quando essa lei é verdadeira num determinado condutor mantido à temperatura constante, este se denomina condutor ôhmico.
Metodologia Os materiais utilizados nesse experimento são: 01 fonte de tensão 0-30V EMG 18131, 02 multímetros TEK DMM254, 01 resistor metálico 150Ω 5W, 01 resistor metálico 100Ω 5W, 01 resistor metálico 33Ω 5W, 01 resistor metálico 47Ω 5W, 01 resistor de carvão 470Ω, 01 resistor de carvão 680Ω, 01 PTC E1587P- CM51, 01 lâmpada incandescente 24V 40mA, 01 diodo de silício IN5408-MIC, 06 cabos para conexões elétricas. ESQUEMA EXPERIMENTAL PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Após organizarmos o experimento igual está no esquema experimental, começamos usando o resistor metálico variando a tensão aplicada de 2,0 V até 30,0 V, assim anotou-se os valores da corrente e assim podem-se calcular os valores da resistência. Repetimos esse processo para o resistor PTC e para a lâmpada de incandescência.
Um resistor ôhmico apresenta resistência constante e temperatura constante, ou seja, os valores de sua resistência elétrica e de sua temperatura não variam em função da corrente elétrica que circula por ele. Podemos analisar que apenas o resistor metálico é ôhmico, devido à sua pequena variação da resistência.
R (^) p= Ω
Fonte(V) 1,0 4,0 8,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,
Direto V(V) 0,7 0,785 0,81 0,818 0,833 0,843 0,85 0, i(mA) 0,6 5,8 12,9 16,4 25,3 34,3 43,8 52, R(Ω) 1166,7 135,3 62,8 49,9 32,9 24,6 19,4 16, Reverso V(V) -1,043 -4,1 -6,06 -6,08 -6,11 -6,15 -6,18 -6, i(mA) 0 0 3,6 7,2 15,9 24,8 33,8 42, R(Ω) - - 1683,3 844,4 384,3 248,0 182,8 145, Tabela 3 – Diodo Zener
Conclusões
Todos os gráficos feitos experimentalmente obedeceram aos modelos ideais e a resistência experimental do resistor metálico, quando comparado ao valor descrito na embalagem teve um erro menor que 1%, sendo que ele pode ser considerado como um resistor ôhmico.
Referências Bibliográficas
YOUNG, Hugh.; FREEDMAN, Roger. Física III: Eletromagnetismo 12ª Ed. São Paulo: Pearson Education, 2009.
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física 3 , 8ª ed. Rio de Janeiro: 2009.
AMALDI, U. (1999). IMAGENS DA FÍSICA - As ideias e as experiências, do pêndulo aos quarks , Editora Scipcione. Johnson, D. E.; Hilburn, J.L.;Johnson, J.R.; Fundamentos de Análise de Circuitos Elétricos ; 4ª Edição; Editora LTC; 1994
