SUMÁRIO

OBJETIVOS................................................................................................................2

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA..................................................................................2

METODOLOGIA..........................................................................................................4

COLETA DE DADOS..................................................................................................4

ERROS........................................................................................................................5

ANÁLISE DE DADOS.................................................................................................5

REFERÊNCIAS...........................................................................................................6

2

OBJETIVOS

Construir o gráfico da função do gerador;

Encontrar a função do gerador;

Determinar a força eletromotriz e a resistência interna do gerador.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

A força eletromotriz de uma fonte é o trabalho por unidade de carga que a

fonte realiza para transferir cargas do terminal de baixo potencial para o terminal de

alto potencial (HALLIDAY, RESNICK e WALKER, 2012). Sua unidade no SI é o Volt.

Todo circuito completo por onde passa uma corrente estacionária deve

possuir algum dispositivo que forneça uma força eletromotriz (fem), tal dispositivo

denomina-se fonte de fem (YOUNG & FREEDMAN, 2009). As fontes de fem são

todos os dispositivos que aumentam a energia potencial de circuito mantendo uma

diferença de potencial entre pontos no circuito enquanto cargas o atravessam

(SERWAY & JEWETT JR., 2006), por exemplo, geradores, pilhas, baterias, etc.

Figura 1: Diagrama do circuito de uma fonte de fem ε com resistência interna r, conectado a

um resistor externo de resistência R.

Uma fonte de tensão real possui uma resistência interna, medida em ohms,

que se opõe ao movimento das cargas (HALLIDAY, RESNICK e WALKER, 2012),

razão pela qual a diferença de potencial encontrada nos terminais desse dispositivo

não é igual à fem (YOUNG & FREEDMAN, 2009). Quando essa resistência segue a

Lei de Ohm, deve ser constante e independente da corrente. À medida que a

corrente se desloca através dessa resistência interna, ela sofre uma queda de

3

potencial (YOUNG & FREEDMAN, 2009). Daí, conclui-se que a diferença de

potencial entre os terminais é dada pela expressão:

V ab=ε−Ir

Onde:

Vab = voltagem nos terminais;

ε = força eletromotriz;

I = corrente elétrica;

r = resistência interna.

Essa expressão também é conhecida como função do gerador, a partir dela é

possível expressar de forma numérica que quando uma fonte conduz uma corrente a

diferença de potencial é menor que a força eletromotriz (HALLIDAY, RESNICK e

WALKER, 2012) em virtude do termo Ir, que representa a queda de potencial

através da resistência interna do gerador. A voltagem nos terminais de uma fonte de

tensão real possui valor igual ao da fem somente quando nenhuma corrente flui

através da fonte (YOUNG & FREEDMAN, 2009).

METODOLOGIA

4

Gerador (bateria);

2 Multímetros digitais Minipa;

3 Resistores ôhmicos de 10kΩ;

Cabos conectores;

Para a obtenção dos valores das tabelas foi montado o circuito, onde o

gerador foi ligado em série aos resistores, o voltímetro ligado em paralelo ao resistor

e o amperímetro em série ao circuito, conforme ilustrado pela foto acima.

Foram feitas 3 medições de voltagem e 3 de amperagem simultâneamente,

cada uma utilizando diferentes faixas de resistências externas (10kΩ, 20kΩ e 30kΩ).

COLETA DE DADOS

R (kΩ) I (A) V (V) ε (V) = Vab – rI10,00 0,09 0,67 4,520,00 0,08 1,14 4,530,00 0,07 1,51 4,5

Tabela 1: Resultados obtidos após o procedimento

0.065 0.07 0.075 0.08 0.085 0.09 0.0950

0.20.40.60.8

11.21.41.6

f(x) = − 42 x + 4.46666666666667R² = 0.995298100432575

I x V

I (A)

V (V

)

Gráfico 1: Voltagem x Corrente elétrica

Foto 1: Montagem do circuito

5

ERROS

Os erros e imprecisões, que se percebem quando da análise dos resultados

obtidos através do experimento, são oriundos de possíveis desvios na condução dos

procedimentos adotados (erros nas medições e na execução do experimento,

imprecisão dos dispositivos utilizados – multímetro, fontes, resistores –, qualidade

dos materiais utilizados no experimento, oscilações na corrente elétrica, temperatura

ambiente, descarga da fonte de energia utilizada, etc.). Em todo o caso, os

resultados expostos se comportaram como o esperado, como pode ser observado

na curva obtida através dos dados coletados (Gráfico 1).

ANÁLISE DE DADOS

Para a determinação da função do gerador foi executada a regressão linear

dos dados coletados, onde foi possível observar no Gráfico 1 que descrevem uma

reta. Também é possível concluir que a função do gerador V ab=ε−Ir é análoga à

equação da reta y=a . x+b, onde a resistência interna equivale ao coeficiente

angular da reta na equação: a=r=tan θ. Uma vez conhecido o valor de “r”, é possível

determinar matematicamente o valor da força eletromotriz da fonte utilizada no

experimento.

A equação fornecida pela regressão linear dos dados coletados (função do

gerador) é dada por: y=−42 x+4,4667, a partir daí, foi possível determinar que a

resistência interna do gerador r=42Ω e que a força eletromotriz do gerador utilizado

ε=4,50V .

6

REFERÊNCIAS

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física. 9ª ed., Vol. 3.

Rio de Janeiro: LTC, 2012.

SERWAY, R. A.; JEWETT JR., J W. Princípios de Física. 3ª ed., Vol. 3. São Paulo:

Thomson Learning Edições, 2006.

YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física III: eletromagnetismo. 12ª ed. São Paulo:

Addison Wesley, 2009.