ROTEIRO DA PRÁTICA I Resistência e Lei de Ohm

Transcrição

1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO INSTITUTO DE QUÍMICA LABORATÓRIO DE FÍSICA III CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA Prof. Paulo Vitor de Morais ROTEIRO DA PRÁTICA I Resistência e Lei de Ohm 1. Objetivos Os objetivos dessa prática são abordar: Medidas da resistência utilizando o ohmímetro; Medidas de tensão e de corrente em circuitos; Verificação da Lei de Ohm; Determinação da resistência pelo método gráfico; Cálculo da potência dissipada nos resistores. 2. Parte prática Medidas de resistência, tensão e corrente e verificação da Lei de Ohm Medidas de resistência, tensão e corrente: Medidas e organização dos dados i. Ohmímetro Ligue o multímetro e ajuste o seletor de funções para o menor fundo de escala do ohmímetro; Com os fios conectados aos bornes adequados, encoste uma ponta de prova na outra e verifique o display mostra o valor Zero ou próximo disso (um valor alto de resistência pode indicar problemas no aparelho ou cabos); Insira a placa EB-101 na unidade PU-2000 desligada; Meça as resistências de R1 a R5 cinco vezes cada um; Meça também a resistência das lâmpadas L1 e L2 cinco vezes cada uma; Com os valores obtidos, faça e responda: Calcule o valor médio das resistências e também o seu respectivo desvio padrão; Organize os valores medidos e os valores teóricos das resistências (obtidos pela tabela de cores - incluindo a tolerância), compare-os e discuta se os valores são próximos analisando com relação aos valores de tolerância e desvio padrão; Os desvios obtidos nas medidas de resistência estão dentro da tolerância dos resistores?

2 ii. iii. Voltímetro Localize o circuito na placa EB-101 que contém as lâmpadas L1 e L2 e as fontes de tensão variável PS-1 e PS-2; Conecte fios ou jumpers nas posições indicada na placa por setas de modo a fechar os circuitos que contém as lâmpadas L1 e L2. (obs.: Esses símbolos indicam que o circuito está aberto mas pode ser fechado nessas posições); Ajuste a chave seletora do multímetro para o maior fundo de escala do voltímetro em tensão contínua (é recomendado que, caso o valor de tensão a ser medido seja desconhecido, sempre coloque no maior fundo de escala e depois realize os ajustes); Ajuste o potenciômetro PS-1 até a que lâmpada L2 acenda, depois meça e anote o valor da tensão em L2; Agora, gire o potenciômetro de PS-1 até o seu valor máximo e anote o valor da tensão em L2; Após as observações, responda: O que você espera que aconteça com as lâmpadas quando se retiram as ligações? Por quê? O brilho das lâmpadas L1 e L2 são diferentes quando PS-2 está ajustado no valor máximo de PS-1? Por quê? Amperímetro e Voltímetro em uma resistência (lâmpada) Ajuste a tensão aplicada por PS-1 de modo que a corrente que passe por L1 seja de 22 ma; o Meça e anote a tensão em L1 nessas condições; o Meça e anote também a tensão e corrente em L2; o Mantenha a tensão de PS-1 e faça o mesmo procedimento utilizando PS-2 (para 22 ma); Agora, aplique a tensão e meça o valor de corrente. Para isso, ajuste PS-1 para 5 V e anote o valor de tensão na lâmpada L1 e em L2; o Meça a corrente que passa por L1 e L2 quando aplicados 5 V; o Mantenha PS-1 em 5 V e aplique outros 5 V utilizando PS-2 e meça a corrente que passa por L1 e L2 novamente; Após a coleta de dados, faça e responda: Explique qual a diferença em se usar PS-1 e PS-2 para as medidas de tensão e de corrente; Que tensões estão aplicadas nas lâmpadas L1 e L2 quando PS-1 e PS-2 foram ambas ajustadas para criar uma corrente elétrica de 22 ma? Compare e discuta os valores de tensão medidos para PS-1 e PS-2 nessas condições (corrente de 22 ma). A Lei de Ohm é válida para uma lâmpada? Justifique com base nos resultados experimentais.

3 Discuta o que ocorreu, em termos de intensidade do brilho das lâmpadas e do valor da corrente medidos, quando foram aplicados 5 V usando PS-1 separadamente e quando aplicados 5 V com PS-1 e 5 V com PS-2 simultaneamente;

4 3. Parte prática Elementos resistivos lineares verificação da lei de ohm Medidas e organização dos dados Nessa parte 2, utilize o circuito da placa EB 101 que possui a fonte PS-1 e os resistores R1, R2 e R3 fazendo as ligações necessárias, como mostrado na figura 1; Figura 1: Circuito da placa EB101. PS R1 R2 R3 - + PS-2 Fonte: Próprio autor Ajuste a fonte PS-1 de modo que a corrente total do circuito seja 0,0142; 0,0129; 0,0103; 0,0077; 0,0065; 0,0039; 0,0026 e 0,0013 A; Para cada valor de corrente total utilizado, meça a corrente que passa em cada resistor (R1, R2 e R3) e também a tensão da fonte e a tensão em cada um dos resistores; Desconecte PS-1 do restante do circuito e conecte PS-2 aos mesmos resistores R1, R2 e R3; Repita as medidas de corrente elétrica e tensão nos resistores para as correntes totais no circuito de - 0,0013; - 0,0026; - 0,0039; - 0,0065; - 0,0077; - 0,0103; - 0,0129 e - 0,0142; utilizando PS-2 dessa vez; Faça uma tabela com os valores de corrente elétrica tanto positivos quanto negativos, e os respectivos valores de corrente e tensão medidos para cada resistor; Gráfico Faça no relatório os itens abaixo: a) Faça um gráfico com a curva da tensão no circuito V em função da corrente total I no circuito; b) Faça um gráfico com a curva de tensão em função da corrente medidos para cada um dos três resistores; c) Trace a melhor reta, à mão, para os dados (deixar tantos pontos equidistantes para cima como para baixo da reta); d) Determine os valores das resistências pelo método gráfico; e) Determine os valores das resistências pelo Método dos Mínimos Quadrados (MMQ); Análise da parte prática 2 Responda no relatório na forma de discussão dos resultados:

5 a) Verifique se cada um dos três resistores utilizados segue a Lei de Ohm. Explique; b) Verifique se os valores de R1, R2 e R3, determinados pelos dois métodos anteriores, concordam com os valores medidos diretamente com o ohmímetro e calcule os respectivos desvios percentuais (R/Rmed); c) A partir dos dados obtidos, calcule a potência dissipada nos resistores R1, R2 e R3 e exponha os resultados em uma tabela (Lembre-se, P = I 2.R = I.V); d) Você espera que o gráfico de P vs I 2 ou de P vs I seja uma reta? Por quê? Mostre. 4. Parte prática Resistência de uma solução líquida Coloque 500 ml de água na cuba; O circuito a ser montado é com a fonte em série com o amperímetro e em série com a cuba; Quando todo o circuito estiver montado corretamente ligue a fonte e faça aplicar 9 V no circuito; Mude o fundo de escala do amperímetro como for conveniente para que a leitura da corrente possa ser feita corretamente e anote a corrente medida; Após, adicione 10 mg de NaCl na água, misture para ocorrer a solubilização completa do sal, e anote a corrente medida; Faça a adição de 10 mg de NaCl mais cinco vezes e anote a corrente medida; Com os dados obtidos: a) Faça um gráfico da corrente elétrica medida em função da concentração de sal na água. b) Linearize esse gráfico pelo MMQ. c) Qual relação é possível extrair desse gráfico e dos valores de coeficientes obtidos? d) Explique e discuta qual a influência da concentração de NaCl na corrente medida.