Aula 14 - 23.2 - Prática de ensino em ciência da Natureza II - Lei e Ohm e circuitos elétricos. Professor Rafael, nesta sexta, 22

Vem aí a SNCT 2024, em outubro.

 Circuitos com Resistores de resistência R, ddp=U e corrente i. Segue na figura abaixo o sentido convensional da corrente elétrica em um circuito, saindo do polo positivo de uma bateria. No entanto, o polo positivo atrai o elétron, que tem carga elétrica negativa. 

O polo negativo está com excesso de elétrons e, por isso, ele repele os elétrons.

U=Ri

Quem vê,  ri. Essa frase serve para você  embrar da equação da tensão elétrica U=V . em termos da resistência elétrica e da corrente elétrica.

A resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento do fio e inversamente proporcional a área da seção transversal A, ou seja,

R=ᑭL/A,

sendo L o comprimento, A a área e ᑭ a constante de proporcionalidade denominada de resistividade.

Em um circuito com Resistência R, a potência dissipada pelo efeito Joule torna-se:

P=U²/R,    

com a diferença de potencial(ddp) ou tensão elétrica U.   

INSTRUMENTAÇÃO II - LEI DE OHM - CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA

UAFM-CES-UFCG 

Professor Rafael de Lima Rodrigues.                                   PERÍODO 2023.2 

 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). Nesteca, 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 resitência 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?

Leia mais

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(i), (i = 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 

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) = 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 A=𝞹d^2/4.

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