Relat. Eletricidade Experimental IFS

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1. INTRODUÇÃO

No começo do Séc. XIX George Simon Ohm (1787-1854) mostrou,

experimentalmente, que a corrente elétrica, em um condutor, é diretamente

proporcional à diferença de potencial (V) aplicada. Esta constante de

proporcionalidade é a resistência (R) do material. Então de acordo com os

experimentos de Ohm, temos que V = RI, qual é conhecida como “Lei de Ohm”.

Mas não foi somente essa constatação que Ohm observou. Ohm verificou

experimentalmente que a resistência de um material resistor depende tanto do

material que o constitui e das dimensões como de sua temperatura. Considerando

um material resistor qualquer de comprimento L e secção transversal de área S, a

uma dada temperatura, Ohm verificou que a resistência R do resistor é:

Diretamente proporcional ao seu cumprimento e;

Inversamente proporcional à área de sua secção transversal.

Levando-se em conta esses fatores, pode-se escrever a II Lei de Ohm como:

R=ρ.L/A ou ρ=R.A/L

Sendo ρ o coeficiente de proporcionalidade denominado resistividade elétrica do

material que constitui o condutor.

Neste aspecto, destacam-se a utilização de fios (condutores), no transporte de

energia elétrica, os quais notam-se que oferecem certa resistência a passagem de

corrente elétrica ao longo de seu percurso.

Essa resistência é diferente para cada tipo de material e, por isso, ela é denominada

de resistividade. O valor da resistividade do material vai dizer se ele é bom condutor

ou não: quanto maior for esse valor, maior será a resistência que ele oferece à

passagem da corrente elétrica. A qual é bem característica de cada material. Quanto

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maior a resistividade (dificuldade a passagem de cargas) menos condutor é o

material. Sendo assim, a condutividade é o inverso da resistividade.

Material Resistividade ρ (Ωm)

Prata 1.6 × 10-8

Cobre 1.7 × 10-8

Ouro 2.4 × 10-8

Alumínio 2.7 × 10-8

Latão 6.0 × 10-8

Ferro 1.0 × 10-7

Constantan 4.9 × 10-5

Tabela 1: A Resistividade de Alguns Metais

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2. OBJETIVOS

O relatório em questão buscará demonstrar que conforme a Segunda Lei de Ohm

alguns fatores como o comprimento, o diâmetro e o material de que é feito um

condutor, influenciam bastante no transporte de energia.

Neste iremos por meio de dados adquiridos em experiência no laboratório de

Eletricidade do IFS (Instituto Federal de Sergipe) sob orientação do Dr. José Osman

dos Santos, professor do IFS, em aula no dia 25 de abril de 2011 no laboratório

acima mencionado, perceber o conceito Ohm por Metro auxiliado por gráficos dos

dados analisados.

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3. MATERIAIS E MÉTODOS

3.1. MATERIAIS

Foi utilizado um multímetro digital, fita métrica, paquímetro analógico e um pedaço

de fio de aço.

Fig. 01: Multímetro Digital Fig.02: Fita Métrica

Fig. 03: Paquímetro Analógico Fig. 04: Bobina de Fio de Aço

3.2. PROCEDIMENTO DE BANCADA

Foi feita uma rápida abordagem quanto à utilização do multímetro. Logo após o

mesmo foi utilizado para medição de resistências em um pedaço de fio de aço

disposto em cima de uma bancada com tampo de madeira. Essa medição foi feita

variando o comprimento do fio em quatro pontos diferentes, mas com o mesmo

diâmetro para todos os segmentos, para obter-se o valor do diâmetro foi usado o

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paquímetro. Para medir cada um dos cumprimentos desejados utilizou-se a fita

métrica e o fio foi mantido disposto de forma que podia ser medida a resistência para

diversos comprimentos. A cada valor de resistência obtido durante o experimento foi

subtraído 0,4 ohm, que é o valor verificado da resistência da ponta de prova do

multímetro que ficava em série com o condutor, os respectivos dados estão

dispostos na tabela adiante.

Fig.05: Área e Cumprimento Fig.06: Medindo Diâmetro

Fig. 07: Medindo Cumprimento Fig. 08: Medindo Resistência

3.3. MÉTODO DE PROCEDIMENTO

O método e procedimento foram comparativos onde foram verificadas as

semelhanças com material teórico estudado em sala de aula.

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4. ANÁLISE DE RESULTADOS

4.1. CÁLCULOS PARA ENCONTRAR O VALOR DA RESISTIVIDADE

O condutor usado no experimento tem sua secção circular e a área do círculo é

diretamente proporcional ao raio, que é a distância entre o centro e a sua

extremidade. Para calcularmos a área do círculo, utilizamos a expressão matemática

que relaciona o raio e a letra grega π (pi), que corresponde a, aproximadamente,

3,14.

A = π r² ou A = π D²/4

Sendo: A=área, π =3,14, r = raio, D = diâmetro

Obs. Nos cálculos todos os valores foram convertidos para sua unidade padrão.

O valor da área é o mesmo para todas as medidas, pois o condutor usado no experimento

foi o mesmo em todos os pontos, alterando-se apenas o seu cumprimento.

A = π D²/4

A = 3,14 * (6x10-4)2/4

A = 3,14 * 36x10-8/4

A = 28,26x10-8 m2

4.1.1 CONDUTOR COM 400 mm (0,4 m) DE CUMPRIMENTO.

ρ=R.A/L

ρ=(0,3 * 28,26x10-8)/0,4

ρ=21,19x10-8Ωm ou ρ=2,119x10-7 Ωm


ρ=R.A/L

ρ=(0,6 * 28,26x10-8)/0,8

ρ=21,19x10-8Ωm ou ρ=2,119x10-7Ωm

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ρ=R.A/L

ρ=(0,9 * 28,26x10-8)/1,2

ρ=21,19x10-8 Ωm ou ρ=2,119x10-7Ωm


ρ=R.A/L

ρ=(1 * 28,26x10-8)/1,5

ρ=18,84x10-8Ωm ou ρ=1,884x10-7Ωm

Obs. Na tabela de resistividade dos materiais não encontra-se o aço, pois este é

uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, com percentagens

deste último variando entre 0,008 e 2,11%, com a variação da quantidade de

carbono em sua composição suas propriedades também sofrem alterações e uma

destas é a resistividade elétrica.

Para um aço com 0,2% de carbono a Resistividade elétrica é de: 1,6 10-7 Ωm.

4.2. RESULTADOS

Nesse experimento observou-se a resistência do fio de aço, de 0,6mm de diâmetro.

E verificou-se que variando o comprimento, pode-se considerar que sua resistência

cresce proporcionalmente, conforme tabela, e gráfico a seguir montados com base

nos dados obtidos.

Material Diâmetro (mm)

Cumprimento (mm)

Resistência (Ω)

Resistividade (Ωm)

1º Aço 0,60 +- 0,05 400 +- 0,5 0,3 +- 0,1 2,119x10-7

2º Aço 0,60 +- 0,05 800 +- 0,5 0,6 +- 0,1 2,119x10-7

3º Aço 0,60 +- 0,05 1200 +- 0,5 0,9 +- 0,1 2,119x10-7

4º Aço 0,60 +- 0,05 1500 +- 0,5 1,0 +- 0,1 1,884x10-7

Tabela 2: Resultados Obtidos do Experimento

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Gráfico 01: Resistência X Cumprimento

O desvio padrão dos valores obtidos é 0,1175.

400; 0,3

800; 0,6

1200; 0,9

1500; 1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Res

istê

nci

a (Ω

)

Cumprimento (mm)

Aço (D = 0,6 mm)

Série1

Tendência

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5. CONCLUSÕES

Nesse módulo vimos que os materiais diferem um do outro, por suas características

físicas e químicas, no nosso caso suas resistividades. Essas características são de

suma importância quando estamos analisando um sistema elétrico ou eletrônico.

Com os dados obtidos enxergamos como se comporta a resistência em função do

cumprimento do condutor e testamos a validade da II Lei de Ohm.

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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALEXANDER, Charles K.; SADIKU, Matthew N. O.; Fundamentos de circuitos

elétricos. São Paulo: (Boockman) Artmed Editora S.A., 2000;

Física fundamental – Novo: Volume único, 2 grau/Regina Azenha Bonjorno...[et. al.].

– São Paulo: FTD,1999;

http://www.infoescola.com/fisica/segunda-lei-de-ohm/

http://pt.wikipedia.org/wiki/aço

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