Teste da Lei de Ohm

Objetivos:

                Verificar a passagem de corrente elétrica, segundo a Lei de Ohm, por diversos tipos de materiais, dependendo da natureza do qual é constituído, observando a resistência do material.

Revisão de Literatura:

Segundo Xavier e Barreto, 2010, o sentido da corrente elétrica é do polo positivo para o polo negativo, e para que haja uma corrente contínua, esta deve apresentar (i) intensidade constante.

A intensidade da corrente elétrica é definida pela quantidade de carga elétrica que passa pela seção transversal de um fio condutor por uma unidade de tempo, ou seja:

A quantidade de carga (Q = n X e ) é dada pela multiplicação de n = quantidade de elétrons, por e = carga elementar, que tem como valor: 1,6 X (10 ^-19) C (coulomb).

         Para termos uma corrente elétrica, onde as cargas se movimentam de maneira ordenada, é preciso haver uma diferença de potencial entre as duas extremidades de um fio condutor, então, chamamos de circuito elétrico o movimento de uma corrente elétrica pelos condutores entre os dois terminais de uma fonte de tensão.

       Quando uma corrente elétrica percorre um circuito ou um resitor, parte de sua energia elétrica é convertida em calor, e isso recebe o nome de efeito Joule.

Chamamos de resistor o dispositivo utilizado nos circuitos, que possui função de transformar energia elétrica em energia térmica (Efeito Joule) e dificultar a passagem de corrente elétrica. Entende-se essa dificuldade de passagem de corrente como sendo sua resistência elétrica. Em geral, representamos a presença de um resitor pelo esquema a seguir:

         Geoge Simon Ohm verificou que a diferença de potencial (U) e a intensidade de corrente (i) são diretamete proporcionais. De fato, para uma mesma diferença de potencial, o aumento da resistência elétrica em um circuito provoca a queda da intensidade da corrente elétrica que o percorre. Essa relação é conhecida como Lei de Ohm.

Dados Obtidos:

                Foram realizados cinco experimentos no intuito de determinar o tipo de resistor: ôhmico e não-ôhmico.

Experimento 1:

Materiais utilizados:
 - 2 Multímetros
- Fonte de corrente contínua
- Resistor de fio (12R)
- 4 Cabos banada-banana/jacaré

                A Figura 1 apresenta os resultados das medidas de intensidade de corrente elétrica (i) e diferença de potencial (ddp), obtidos em um resistor de fio de resistência nominal de 12 ohms.

Figura 1 – Gráfico da corrente versus ddp para resistor de fio.

A resistência estimada, a partir da equação de regressão, foi de 11,9 ohms.

Experimento 2

Materiais utilizados:
 - 2 Multímetros
- Fonte de corrente contínua
- 1 Lâmpada incandescente (filamento de Tungstênio)
- 4 Cabos banada-banana/jacaré

A Figura 2 apresenta os resultados das medidas de intensidade de corrente elétrica (i) e diferença de potencial (ddp), obtidos em uma lâmpada incandescente.

Figura 2 – Gráfico da corrente versus ddp para o filamento de uma lâmpada incandescente.

Experimento 3

Materiais utilizados:
 - 2 Multímetros
- Fonte de corrente contínua
- Resistor - filme de carbono
- 4 cabos banada-banana/jacaré

A Figura 3 apresenta os resultados obtidos em um resistor de filme de carbono, a partir das medidas de intensidade de corrente elétrica (i) e diferença de potencial (ddp).

Figura 3 - Gráfico da corrente versus ddp para resistor de filme de carbono.

A resistência estimada, a partir da equação de regressão, foi de 3283 ohms e o valor nominal era de 3320 ohms. O valor estimado é 1,1% inferior ao valor nominal.

Experimento 4

Materiais utilizados:
 - 2 Multímetros
- Fonte de corrente contínua
- 1 Grafite
- 4 cabos banada-banana/jacaré

A Figura 4 apresenta os dados das medidas de intensidade de corrente elétrica (i) e diferença de potencial (ddp), obtidos em um resistor de grafite.

Figura 4 – Gráfico da corrente versus ddp em um grafite.

A resistência estimada, a partir da equação de regressão, foi de 3,4 ohms.

Experimento 5

Materiais utilizados:
 - 2 Multímetros
- Fonte de corrente contínua
- Resistor de chuveiro (níquel + cromo)
- 4 Cabos banada-banana/jacaré

A Figura 5 apresenta os dados obtidos em um resistor de chuveiro (nicromo), a partir das medidas de intensidade de corrente elétrica (i) e diferença de potencial (ddp).

Figura 5 - Gráfico da corrente versus ddp para um resistor de chuveiro (nicromo).

                A resistência estimada, a partir da equação de regressão, foi de 7,9 ohms.

Análise de Dados

Conforme a Figura 1, verificou-se que a resistência elétrica se manteve constante em relação à ddp aplicada sobre o resistor de fio, isso demonstra que o mesmo é relativamente um bom condutor (12 ohms nominal) e segue a linha de proporcionalidade da lei de Ohm.

Verificou-se no experimento 2, com base no estudo de corrente elétrica, que a lâmpada não seguiu o padrão ôhmico devido a seu filamento ser feito de metal e por isso não há proporcionalidade entre a passagem de corrente elétrica (A) e a ddp (V), então dizemos que a lâmpada é um resistor não-ôhmico e seu gráfico representa uma curva.

Verificou-se que o experimento 3 com filme de carbono, consiste em um resistor ôhmico e de grande proporcionalidade entre a ddp e a corrente elétrica, por isso seu gráfico representa uma linha reta e o coeficiente de determinação (R^2) aproxima-se de 1.

No experimento com o grafite, muito utilizado em baterias e eletrodos, verificou-se que ele consiste em um resistor ôhmico, onde a função da ddp em razão da corrente elétrica é linear.

Verificou-se no experimento com o resistor de nicromo, que este apresentou uma pequena variação entre as grandezas escalares, mas não fugiu a proporcionalidade entre os valores da ddp e da corrente elétrica, e por isso segue a lei de Ohm e se classifica como um resistor ôhmico.

Conclusão

Chega-se a conclusão que os resistores de fio, de filme de carbono, de grafite e de chuveiro seguem a linha de proporcionalidade da Lei de Ohm, e por isso se classificam como resistores ohmicos. Somente o filamento de tungstênio, da lâmpada incandescente, não tem comportamento ôhmico, ou seja, a resistência elétrica não é função linear da ddp e da corrente elétrica.