sexta-feira, 27 de junho de 2025

Aula 8 -25.1- Instrumentação II- Verificando as Leis de Ohm, com o professor Rafael, nesta sexta, 27



Nesta aula 8 do período 2025.1 da disciplina de  Instrumentação II verificaremos  as Leis de Ohm, com o professor Rafael, nesta sexta-feira,  27. Veja  o vídeo gravado na sala de aula da UFCG, campus Cuité, na aula dessa disciplina do período 2024.2 sobre corrente elétrica e resistência elétrica. 
 

Procedimento para determinar o valor da resistência de um resistor garantida pelo fabricante.


Um resistor é caracterizado pelas cores, podemos usar uma tabela para saber o valor nominal de sua resistência. São duas maneiras para medir a resistência elétrica de um resistor: usando um aparelho multímetro, mas nem sempre é possível, por exemplo, quando o resistor estiver soldado e, um circuito elétrico. A outra maneira será interpretando os códigos direto do resistor.

Outro Procedimento.         



Exemplo 1) Vamos considerar que um resistor tem a resistência elétrica nominal, cujo valor de tolerância é de 900 𝛺(ohms) +/- 5%, qual a faixa de valores garantido pelo fabricante?


Solução

5% de 900𝛺=5x900/100𝛺=5x9𝛺=45𝛺.

Portanto, como o fabricante não pode garantir o valor exato da resistência elétrica do resistor. Vemos que com esta especificação, a resistência terá o valor mínimo: (900-45)𝛺=855𝛺

Exemplo 2)  Associação de duas lâmpadas, na primeira elas estão ligadas em série(positivo com negativo) e na segunda associação as lâmpadas estão ligas em paralelo(positivo com positivo e negativo com negativo). 



Atividade de hoje: cada estudante deve montar sua associação de lâmpadas ligas em série e em paralelo com duas ou mais lâmpadas, podendo serem lâmpadas de 12 V ou 1,5 V.

Circuitos elétricos com uma fonte de 12 volts.

Na aula anterior da disciplina de instrumentação II do curso de Licenciatura em Física, o professor Rafael Rodrigues explicou como montar um kit com associação de resistores ligados em série e em paralelo. Ele utilizou uma fonte de 12V, que ligado na rede transforma a voltagem de 220V para 12V.

O professor Rafael usou a sua fonte de 12V e, por isso, ele conseguiu acender as lâmpadas de 12V. Isso é importante, para evitar a alta tensão elétrica da rede de 220V da UFCG, campus Cuité.
Veja mais


Ligando as lâmpadas usando uma fonte de 12 V, que transforma a tensão elétrica de 220V de corrente elétrica alternada para 12V de corrente continua.

A carga elétrica é uma propriedade característica dos constituintes internos da matéria. Um corpo neutro de eletricidade, significa que ele tem o mesmo número de cargas positiva(prótrons) e negativa(elétron). 

 Atritando o canudo de beber água de coco com um pedaço de papel higiênico ele adquire eletricidade negativa. Ao aproximar o canudo eletrizado do quadro, ele induz uma separação das cargas, repelindo os elétrons e naquele local da parede fica com eletricidade positiva. Neste caso, a parede atrai o canudo. 

Atenção! Não  devemos jogar  os canudos de plástico no lixo, pois eles  poderão chegar até os rios e oceanos. Vi um vídeo recente com uma tartaruga sofrendo com um canudo no nariz. 

Observe, que é um abuso de linguagem dizer que a carga positiva atrai a carga negativa. São os corpos carregados de eletricidade que exercem força um sobre o outro.

Os elétrons são responsáveis pela eletricidade. Os prótons estão presos no núcleo dos átomos por uma força de interação forte. Quando um corpo ganha elétrons ele fica carregado negativamente e se o corpo perde elétrons ele fica carregado positivamente.
O professor Rafael colocando os canudos de água de coco no quadro, usando a atração eletrostática.


INSTRUMENTAÇÃO II - Projeto V-LEI DE OHM - CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA
UAFM-CES-UFCG
Professor Rafael de Lima Rodrigues. PERÍODO 2025.1

CORRENTE E RESISTÊNCIA ELÉTRICA: VERIFICAÇÃO DA LEI DE OHM

Parte A vale 3 pontos.

Fazer um esquema da montagem do circuito, para verificarmos a lei de Ohm, utilizando um voltímetro acoplado em paralelo, para medir a ddp, em diferentes pontos, obtendo diferentes valores da tensão.

A corrente elétrica é o fluxo de partículas com cargas elétricas q atravessando uma seção reta de área A, em um certo intervalo de tempo Δt, ou seja,
I = q/Δt
é medida no SI, em ampère(A), ou seja, 1A = 1C/1s(coulomb/segundo), cujo sentido é aquele do movimento das partículas com cargas positivas.

Objetivo.

Verificar como a resistência de um condutor varia em função do seu comprimento e do seu diâmetro.

Materiais.

Veja um multímetro funcionando como voltímetro, para um circuito de corrente contínua (DCV). Neste caso, o aparelho é ligado em paralelo no circuito.
 Giramos o ponteiro indicador  para a direita, quando for medir a tensão elétrica em circuito com corrente alternada(ACV).

1 fonte de baixa tensão, 2 ou mais fios condutores homogêneos (de comprimentos e espessuras diferentes), 2 multímetros, 1 régua, cabos conectores. A diferença de potencial (ddp) nos extremos de um condutor fornece uma corrente elétrica que atravessa a área transversal A de um fio condutor de comprimento L, com uma resistência elétrica provocado pelos vários choques dos elétrons com os átomos da rede cristalina, cuja equação da resistência R torna-se: 




A constante de resistividade ρ depende da temperatura e do material condutor. Esta equação da resistência é válida somente quando o campo elétrico for constante. Em alguns livros ela é denominada de segunda lei de Ohm. 
 
Em geral, a relação entre tensão elétrica V=U, corrente elétrica, I e resistência elétrica R, é dada por: 





Montagem e procedimento 

Conecte um multímetro (amperímetro) em série e o outro (voltímetro) em paralelo com o circuito. Estique bem o fio, dispondo-o sobre uma superfície isolante, e divida-o em intervalos de comprimentos iguais, fazendo, por exemplo, traços sobre a superfície isolante que o contém. Deixe o conector 1 fixado numa extremidade de um fio. Ligue o conector 2 nas posições A, B, C etc. de modo a variar o comprimento do fio. Para um determinado fio, registre os valores de tensão(ddp) (U) e intensidade de corrente (I) para cada ponto. 

 Parte B. Questões. Justifique as respostas. 
Dizer o que significa a Lei de Ohm?

B.1- Considere um bloco retangular com dimensões 1,2x1,2x15cm. a) Qual a resistência elétrica do bloco entre dois extremos quadrados? a) Qual a resistência elétrica entre as faces retangulares opostas? A resistividade do Ferro, na temperatura ambiente, ρ(Fe) = 9,68x10-3Ω m.
 
B.2- A dissipação em calor de um resistor é de 30W(watts) e queda de potencial no mesmo é de 300V.(volts) Determine o valor da resistência e da intensidade da corrente (I) que o atravessa. Lembre-se que a potência elétrica, em termos da tensão elétrica, é dada por  

P = τ(A→B)/ t = q/t V(AB) = IV(AB)

O trabalho para levar uma partícula com carga elétrica q de um ponto A ao ponto B sob uma  ddp V(AB) é dado por 
τ(A→B) = qV(AB). 

Portanto, P = IV(AB), isto é,  a potência elétrica em um circuito elétrico é o produto da corrente I vezes a tensão nos terminais A e B:  V(AB).  A unidade de potência no SI é W(watts).
. 
B.3- Uma fonte de força eletromotriz de 16V e resistência elétrica de 2,0Ω forma um circuito elétrico simples com um resistor de resistência 30Ω. Neste caso, a potência elétrica dissipada internamente na fonte é, em watts de 
a) 0,25,                 b) 0,50,              c) 1,0,            d) 2,0. 

B.4- (ENEM 2002) Entre as inúmeras recomendações dadas para a economia de energia elétrica em uma residência, destacamos as seguintes: substitua lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas. ” Evite usar o chuveiro elétrico com a chave na posição ”inverno” ou ”quente”. ” Acumule uma quantidade de roupa para ser passada a ferro elétrico de uma só vez. ” Evite o uso de tomadas múltiplas para ligar vários aparelhos simultaneamente ”Utilize, na instalação elétrica, fios de diâmetros recomendados `as suas finalidades. A característica comum a todas essas recomendações é a proposta de economizar energia através da tentativa de, no dia a dia, reduzir 
a) A potência dos aparelhos e dispositivos elétricos, b) O tempo de utilização dos aparelhos e dispositivos, c) O consumo de energia elétrica convertida em energia térmica, d) O consumo de energia térmica convertida em energia elétrica, e) O consumo de energia elétrica através de corrente de fuga. Justifique sua resposta. 

B.5-Considere um circuito com 5 resistores de resistências elétricas todas iguais R(j), (j = 1, 2, 3, 4, 5) ligados em paralelos, sendo o primeiro resistor ligado a uma bateria com uma fonte de força eletromotriz ε, passando uma corrente i, na primeira malha. A quantidade calor desprendida nos resistores 4 e 5 é m vezes a quantidade desprendida no resistor 1, no mesmo intervalo de tempo. Determine o valor de m. Quando a corrente I chega no primeiro nó ela se divide em quatro, ou seja, i= i(2) + i(3) + i(4) + i(5). 

Sugestões: como os resistores em paralelos possuem a mesma ddp e como foi dado que as resistências são também as mesmas, então as potências dissipadas no resistor 1(com corrente I)  são dadas por: 
P(1) = RI^2 (corrente i ao quadrado) e nos resistores 4 e 5(com correntes iguais i) é 
P(4,5) = P(4) + P(5) = Ri^2 + Ri^2 = 2Ri^2. 

B.6- Um gerador tem força eletromotriz (fem) ε = 1, 5V e resistência interna, r = 0, 10Ω. Ligam-se seus terminais por meio de uma resistência R = 0, 65Ω. Quanto vale a ddp-V(AB) entre os terminais? Lembre-se que: 

ε = (r + R)i  ⇔ V(AB) =Ri= ε − ri

B.7- Considere um circuito, composto por 12 fios ligados em paralelo, cada um com diâmetro d e comprimento L. Calcule a resistência equivalente dos 12 fios. Substituindo o circuito por um fio cilíndrico de mesmo comprimento L e resistência equivalente ao sistema composto, determine o diâmetro D deste novo fio.

Lembre-se que a resistência de cada fio é dada por  R = ρ L /A, neste caso, sendo a área transversal   A=𝞹d^2/4.


Aula 07 -25.1-  Instrumentação II

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Aula 5 Instrumentação II, na quarta-feira, 18/06
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O professor Rafael Rodrigues(UAFM, UFCG, campus Cuité) reivindica ao reitor Camilo  da UFCG, a aquisição de materiais alternativos para os... Escrever no resumo todas as equações do vídeo sobre associação de capacitores, nesta postagem. https://rafaelrag.blogspot.com/2025/06/aula-04-20251-instrumentacao-ii.html?m=1


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Aula 01-2025.1- Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias II-Carga Elétrica e o Eletroscópio com o professor Rafael, nesta quarta-feira, 04 de Junho.
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