relatório de laboratório básico ii

8/12/2019 Relatrio de laboratrio bsico II

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Universidade Federal do Par

Campus Universitrio de Tucuru

Faculdade de Engenharia Mecnica

Relatrio

DISCIPLINALaboratrio Bsico II

PROF. Wellington Fonseca

Edson Junior Rodrigues Canto (09133002418)

Flvio Ferreira Machado (09133000418)

Hortncia Noronha dos Santos (09133003218)

Nicki Robbers D. C. Moraes (09133000118)

Tucuru,

Maio de 2011


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Edson Junior Rodrigues Canto

Flvio Ferreira Machado

Hortencia Noronha dos Santos

Nicki Robbers D. C. Moraes

Relatrio

Relatrio da Disciplina

Laboratrio Bsico II

ministrada pelo Prof. Wellington Fonseca.

Tucuru,

Maio de 2011


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Sumrio

Introduo .......................................................................................................... 03

Experimentos ldicos com o Gerador de Van der Graaff........................... 04

Experimento de associao de lmpadas ........................................................ 13

Circuito em paralelo ...................................................................... 13

Circuito em srie ..................................................................... 15

Experimento de funo do fusvel (efeito joule) ............................................ 16

Experimento de resistores (cdigo de cores) ............................................... 18

Experimento da lei de ohm ................................................................................. 19

Experimento do resistor no-ohmico .................................................................. 23

Experimento de associaes de resistncias eltricas (resistores) ................... 25

Experimento da resistncia oferecida por um diodo e sua polarizao .......... 28

Experimento de medies em circuitos eltricos e potncia eltrica .............. 30

Experimento da ao da fora eletromagntica no balano condutor imerso num

campo magntico, quando por ele circula uma corrente eltrica .................. 33

Experimento do motor eltrico de corrente contnua ................................... 35

Experimento no Laboratrio Weg (05/05/2011) ............................................... 40

Concluso .............................................................................................................. 41

Referncias consultadas ...................................................................................... 42


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Introduo

O curso de Laboratrio Bsico II ser tratado com os assuntos pertinentes

eletricidade, como base a eletrosttica e eletrodinmica tendo a superviso do professor

nos procedimentos pertinentes a cada experimento.

Seguindo um roteiro de aulas experimentais ser possvel compreender melhor

fenmenos que em sua maioria no so perceptveis a olho nu. Para tal necessrio

seguir com rigor as etapas de cada experimento. Se necessrio, o uso de algum software

poder auxiliar em alguma etapa para melhor entendimento das concluses que se

obtm por meios dos experimentos.

Ao final do curso, um experimento que deve ser feito com o menor custopossvel - elaborado por cada grupo dar nfase a um dos assuntos tratados em

laboratrio.


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Experimentos ldicos com o Gerador de Van der Graaff

H materiais onde os eltrons no se movem facilmente. Esses materiais so

chamados de isolantes, mas h outros materiais que permitem que essas cargas se

movam facilmente, como acontecem nos metais, esses materiais so chamados decondutores. Ao serem produzidas, as cargas permanecem na superfcie do material

isolante, at que sejam retiradas por um corpo condutor. Este fato aproveitado para a

construo dos geradores eletrostticos do tipo Van der Graaff; tendo aparecido em

1930, destinam-se a produzir voltagens muito elevadas para serem usadas em

experincias de fsica.

O princpio de funcionamento desse equipamento da seguinte forma: um motor

faz rodar uma esteira de borracha (isolante) que friccionada em um conjunto de pontasmetlicas que fornecem cargas correia e estas so levadas para a parte interna da

cpula metlica que est num potencial negativo muito alto comparado com o potencial

do solo atravs de novas descargas eltricas que ocorrem em novas pontas metlicas que

esto no interior da cpula. Estas cargas so conduzidas para a superfcie externa da

cpula. Como as cargas so transportadas continuamente pela correia, elas vo se

acumulando na esfera.

O esquema de funcionamento do gerador est mostrado conforme a figura:


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1esfera de metal;

2eletrodo conectado a esfera, com uma escova na ponta para assegurar a ligao entre a

esfera e a correia;

3rolete superior;

4lado positivo da correia;

5lado negativo da correia;

6rolete inferior;

7eletrodo inferior;

8basto terminado em esfera usado para descarregar a cpula;

9fasca produzida pela diferena de potencial.

Materiais

01Gerador de Van der Graaff

01Lmpada fluorescente

01Garrafa PET

01Isopor cortado em pequenos pedaos

Papel cortado em tiras

01Rolo de fita crepe

01Esfera metlica com percevejo

01Torniquete eltrico

Experimento - Lmpada fluorescente

Ao realizar esse experimento, utilizamos o gerador de Van der Graaff, e aps

lig-lo, aproximamos uma lmpada fluorescente que se acendeu. Isso acontece porque

como o potencial eltrico gerado pela esfera carregada tem simetria radial, e decai com


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o inverso da distncia, as duas extremidades da lmpada estaro sujeitas a potenciais

diferentes, e conseqentemente uma d.d.p.(diferena de potencial) aparece entre as

extremidades que eletriza o gs no interior da lmpada liberando energia na forma de

luz. importante ressaltar que a lmpada emite luz at o limite onde a mo entra em

contato com a lmpada.

ExperimentoChafariz com bolinhas de isopor

Foi utilizada uma garrafa PET que continha pedaos de isopor, que ao aproximar

do gerador, passam a ter cargas de mesmo sinal, conseqentemente, sofrem um efeito de

repulso eltrica.

ExperimentoElevando tiras de papel

Foram fixados com fita crepe tiras de papel, em torno do gerador de Van der

Graaff, na parte que mais conhecida como Linha de Equador do gerador. Ao lig-lo

foi observado que as tiras de papel tendiam a se afastar do gerador, por apresentarem

cargas iguais, efeito da repulso eltrica.

ExperimentoSimulando pra raios

Para realizar esse experimento, utilizamos alm do gerador, uma esfera metlica

com um percevejo, e ao aproximarmos a esfera do gerador, produziu fascas. Ao

aproximar o lado da esfera que continha o percevejo e foi verificado que as fascas

somente apareciam caso o mesmo estivesse muito prximo do gerador. O gs em

questo o ar atmosfrico. No momento em que aproximamos o basto de teste ao

Gerador ocorreu uma transferncia visvel de eltrons de um corpo para o outro. Essa

transferncia denominada descarga eltrica, que o rompimento de eltrons no ar.

ExperimentoArrepiando o cabelo


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Quando uma pessoa coloca as mos na esfera, o sistema pessoa-esfera fica

carregado negativamente; os cabelos ficam arrepiados, pois as cargas tendem a se

acumular nas pontas e se repelem por terem o mesmo sinal.

O gerador tem tipo uma escada rolante uns roletes isolantes, em que ficameletrizadas, com esse atrito gera-se energia. Estes roletes so ligados a uma esfera

metlica, em que atrai corpos de carga oposta. Quando voc pe sua mo no gerador

(gera muita energia), a eletricidade circula no seu corpo, e a tendncia dela sair, ser

liberada para o meio externo para igualar as cargas, e os cabelos so a porta mais fcil

de sada dos eltrons.

ExperimentoVento eltrico (torniquete)

Foi utilizado o gerador e um torniquete eltrico. Ao ligar o gerador, foi

observado que o torniquete comeou a rotacionar. Este constitudo por um conjunto de

fios metlicos terminados em pontas que so dobradas todas num mesmo sentido. Esses

fios so solidrios entre si, e so articulados com uma haste vertical h, de maneira que

possam girar livremente num plano horizontal. Liga-se a haste h ao terminal negativo de

uma mquina eletrosttica, no caso, o Gerador de Van der Graaff. Cada ponta, sendo

negativa, exerce sobre as molculas de ar prximas a ao j explicada acima,

produzindo-se o vento eltrico em torno de cada ponta.

Os ons positivos e as molculas neutras de ar que se deslocam, ao se chocarem

com as pontas, exercem foras sobre elas. Essas foras pem o torniquete em

movimento de rotao, em sentido contrrio ao das pontas.


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1) O que se entende por campo eltrico? Por que dizemos que o campo eltrico um campo conservativo?

importante neste momento, fazer uma analogia entre o campo eltrico e o campo

gravitacional de um planeta. Ao redor de um planeta, existe um campo gravitacionaldevido a sua massa, anlogo ao campo eltrico que existe em torno de uma esfera

eletrizada. Percebemos ento, uma analogia entre as grandezas fsicas de massa e carga

eltrica, como sendo responsveis por gerar o campo gravitacional e eltrico

respectivamente.

Para definir, matematicamente, o campo eltrico necessrio definirmos uma

grandeza fsica que o represente. Esta grandeza o vetor campo eltrico. Considerando

a definio utilizada anteriormente, o vetor campo eltrico dado por:

=

Lembrando que E e F so vetores

A fora F, qual a carga q fica submetida ser atrativa ou repulsiva, dependendo dosinal de q.

A direo do vetor campo eltrico ter a mesma direo da reta que une o ponto

considerado e a carga de geradora (Q). J o sentido do vetor campo eltrico, depende do

sinal da carga geradora (Q).

O campo eltrico gerado por uma carga eltrica (Q) positiva de afastamento e, o

campo eltrico gerado por uma carga eltrica (Q) negativa de aproximao. O sentido

do campo eltrico independe do sinal da carga (q) que sofre a ao da fora F.

2) O que se entende por linhas de fora de um campo eltrico?O conceito de linhas de fora foi introduzido pelo fsico ingls M. Faraday, no

sculo passado, com a finalidade de representar o campo eltrico atravs de

diagramas. Para que possamos compreender esta concepo de Faraday, suponhamosuma carga puntual positiva Q criando um campo eltrico no espao em torno dela.


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Como sabemos, em cada ponto deste espao temos um vetor , cujo mdulo

diminui medida que nos afastamos da carga. Na figura (a) esto representados estes

vetores em alguns pontos em torno de Q.

Consideremos os vetores 1, 2, 3etc., que tem a mesma direo, e tracemos uma

linha passando por estes vetores e orientada no mesmo sentido deles, como mostra a

figura (b). Esta linha ento tangente a cada um dos vetores 1, 2, 3etc. Uma linha

como esta denominada linha de fora do campo eltrico. De maneira semelhante,

podemos traar vrias outras linhas de fora do campo eltrico criado pela carga Q,

como foi feito na figura (b). Esta figura nos fornece uma representao do campo

eltrico da maneira proposta por Faraday.

3) Cite trs propriedades das linhas de fora do campo eltrico.As cargas de prova positivas se encontram em movimento dentro de um campo

eltrico. A partir da trajetria dessas cargas, traam-se linhas que so denominadas

linhas de fora, que tm as seguintes propriedades:

1. Saem de cargas positivas e chegam at as cargas negativas;2. As linhas so tangenciadas pelo campo eltrico;3. Duas linhas de fora nunca se cruzam.


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4) Na figura abaixo se encontram representadas algumas linhas de fora deum suposto campo eltrico. Assinale a regio onde o campo eltrico

representado mais intenso. Desenhe a orientao do vetor campo eltrico

E nos pontos assinalados de P1a P5.

Quanto mais prxima de Q mais intensa ser a fora sobre a "carga de prova q" e,

inversamente, ser tanto menos intensa quanto mais afastada de Q.

Lei do Inverso do Quadrado da Distncia: (1/d). No exemplo da figura temos P 3

como regio mais intensa do campo eltrico.

5) Caso abandonssemos uma carga no interior deste campo, trace as possveistrajetrias que a mesma teria se a carga fosse positiva.


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6) Caso abandonssemos uma carga no interior deste campo, trace as possveistrajetrias que a mesma teria se a carga fosse negativa.

7) Ligue o aparelho de Van Der Graaff e aproxime a esfera menor da cabeado gerador. Observe o fenmeno e justifique.

Quando o Gerador de Van Der Graaff est em funcionamento e aproximamos a

esfera menor da cabea do aparelho surgem descargas eltricas e estalos. Quando ocorre

a descarga atravs da formao de um fino canal ionizado no ar, o ar no interior desse

canal atinge temperaturas muito elevadas, de milhares de graus Celsius.

Esse mesmo ar no interior do canal estava na temperatura ambiente antes da

descarga e, portanto h uma rapidssima elevao da temperatura do gs dentro do canalno momento da descarga. Ao aumentar bruscamente a temperatura de um gs, a presso

cresce. Portanto, o ar dentro do canal, devido elevao da presso se expande

violentamente, produzindo uma expanso brusca. O estalo que ouvimos decorrncia

dessa expanso brusca, uma pequena exploso que gera uma onda sonora.

A descarga ocorre devido eletricidade esttica em nuvens, o canal ionizado

muito maior e a energia liberada muitas ordens de grandeza maior do que a energia

liberada em um pequeno gerador de van der Graaff. A expanso brusca do canal


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ionizado ento uma verdadeira exploso, gerando uma onda sonora de grande

intensidade, o trovo. Ou seja, os estalos do gerador so troves em miniatura.

8) Justifique o fato de a mistura gasosa envolvente (ar atmosfrico) passar deisolante a condutora de eletricidade.

O ar tem uma resistncia muito alta, impedindo que a corrente passe por ele. Mas

para tenses muito altas (como exemplo, um raio) o ar vira um condutor.

Comportamento semelhante de um material dieltrico. Um gerador de Van de Graaff

produz uma tenso alta o suficiente para "atravessar" o ar.

9) No momento que o gs deixa de ser isolante, o campo eltrico possui certo

valor entre os eletrodos. Como denominamos o maior valor que o campo eltrico

pode assumir sobre o material isolante, sem que o material conduza eletricidade?

A rigidez dieltrica de certo material um valor limite de campo eltrico aplicado

sobre a espessura do material (kV/mm), sendo que, a partir deste valor, os tomos que

compem o material se ionizam e o material dieltrico deixa de funcionar como um

isolante.

10) Justifique o rudo e a cor azulada verificados durante a descarga eltrica

ocorrida no ar.

Quando ocorre a descarga atravs da formao de um fino canal ionizado no ar,

o ar no interior desse canal atinge temperaturas muito elevadas, de milhares de graus

Celsius. Esse mesmo ar no interior do canal estava na temperatura ambiente antes da

descarga e, portanto h uma rapidssima elevao da temperatura do gs dentro do canal

no momento da descarga. Ao aumentar bruscamente a temperatura de um gs, a presso

cresce. Portanto, o ar dentro do canal, devido elevao da presso se expande

violentamente, produzindo uma expanso brusca.

O estalo que ouvimos decorrncia dessa expanso brusca, uma pequenaexploso que gera uma onda sonora. Quando a energia passa por ele, ioniza as
http://pt.wikipedia.org/wiki/Isolantehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Isolante


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molculas de ar. Os tomos estimulados recebem energia suficiente para liberar eltrons

permitindo a passagem da corrente. Quando os eltrons voltam para sua respectiva

camada de valncia, emitem de volta a energia em forma de luz visvel, no caso, numa

freqncia azulada.

11) Como denominamos o rudo e a cor azulada que surgem durante a

descarga quando este fenmeno ocorre na natureza?

Quando a descarga ocorre devido eletricidade esttica em nuvens, o canal

ionizado muito maior e a energia liberada muitas ordens de grandeza maior do que a

energia liberada em um pequeno gerador de van der Graaff. A expanso brusca do canalionizado ento uma verdadeira exploso, gerando uma onda sonora de grande

intensidade, o trovo. Ou seja, os estalos do gerador so troves em miniatura.

exatamente o que acontece com um raio num dia chuvoso, mas em propores

bem menores.

EXPERIMENTO IIASSOCIAO DE LMPADASCIRCUITO EM PARALELO

Em nosso dia-a-dia utilizamos vrios aparelhos eltricos onde so empregados

circuitos com dois ou mais resistores. Em muitos destes circuitos, um nico resistor

deve ser percorrido por uma corrente eltrica maior que a suportada, e nestes casos

utiliza-se uma associao de resistores. Em outras aplicaes vrios resistores so

ligados um em seguida do outro para obter o circuito desejado, como o caso daslmpadas decorativas de natal.

Os resistores podem ser associados basicamente de trs maneiras diferentes:

Associao em srie, associao em paralelo e associao mista.

Materiais

- painel para associaes eltricas Balen;

- cabo eltricos de conexo;


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- fonte de alimentao;

- um multiteste regulado para voltmetro, numa escala capaz de detectar 2.2

VCC.

1) Classificar o tipo de associao eltrica existente entre as lmpadas.

Associao em paralelo.

2) Feche o circuito e descreva o ocorrido quando a lmpada L2 retirada erecolocada no circuito (procure descrever o ocorrido).

Por estarem em paralelo s lmpadas L1 e L3 acendem normalmente, mas commaior intensidade. Pois a corrente que passava em L2 se distribui entre L1 e L3.

3) A sua observao vale tambm para a lmpada L1? Experimente?Vale a mesma considerao por estarem em paralelo. L2 e L3 acendem

normalmente.

4) Caso voc construsse dois circuitos eltricos, um em srie e outro emparalelo, em qual deles a remoo de uma lmpada no apagaria as

demais?

No circuito em paralelo

5) Sob uma mesma tenso, em qual das associaes estudadas as lmpadasbrilhariam mais?

Em srie

6) Em sua casa, quando uma lmpada queima, as demais lmpadas seapagam? Com base em sua resposta qual o tipo de ligao existente em sua

casa?


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No, pois apresenta uma associao em paralelo.

CIRCUITO EM SRIE

1) Identifique o tipo de associao existente entre as lmpadas L1, L2, e L3.Associao em srie

2) Determine a tenso entre os pontos A e B.Na fonte 2,2 v e no voltmetro entre 3,45v e 3,5v. As lmpadas apresentam

resistncias diferentes, logo dependendo da alimentao na fonte, algumas brilham mais

do que outras.

3) Ligue a chave e descreva o ocorrido quando a lmpada L2 retirada erecolocada no suporte (procure descrever o ocorrido).

No acendeu nenhuma lmpada, porque a associao est em srie. O fato se deve

interrupo no fluxo da corrente eltrica.

4) A sua observao vale tambm para a lmpada L1? Experimente.Tambm no acendeu nenhuma lmpada quando retirado L1, pois o sistema est em

srie.

5) Caso um circuito possusse 20 lmpadas em srie (como as existentes namaioria dos enfeites de Natal) e uma das lmpadas queimasse, o que

aconteceria com as demais lmpadas do circuito? Procure justificar.

Quando h uma associao em srie, qualquer lmpada que esteja queimada

impossibilita o acendimento das demais.


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EXPERIMENTO IIIFUNO DO FUSVEL (EFEITO JOULE)

Em eletrnica e em engenharia eltrica fusvel um dispositivo de proteo contra

sobrecorrente em circuitos. Consiste de um filamento ou lmina de um metal ou liga

metlica de baixo ponto de fuso que se intercala em um ponto determinado de uma

instalao eltrica para que se funda, por efeito Joule, quando a intensidade de corrente

eltrica superar, devido a um curto-circuito ou sobrecarga, um determinado valor que

poderia danificar a integridade dos condutores com o risco de incndio ou destruio de

outros elementos do circuito.

Fusveis e outros dispositivos de proteo contra sobre corrente so uma parteessencial de um sistema de distribuio de energia para prevenir incndios ou danos a

outros elementos do circuito.

Materiais



02- garras jacar;

01-fonte de alimentao CC tipo EQ030 , ajustada para 2.2 VCC;- voltmetro;

01- multiteste regulado para Voltmetro, numa escala capaz de detectar 2.2

VCC;

- palha de ao.

Medio feita em corrente alternada com preciso de 200mv medido no voltmetro.

1) Descreva o observado com o fio da palha de ao.Aumentando a tenso na fonte a palha de ao (fusvel) queima com uma

alimentao de 7 volts .

2) Qual a funo de um filamento em uma lmpada de filamento?


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Em lmpadas incandescentes o filamento composto por tungstnio. Tal filamento

responsvel por gerar energia luminosa quando a lmpada alimentada por uma

corrente eltrica, mas h tambm perda de energia em forma de calor, portanto este tipo

de lmpada no eficiente.

3) Quando voc aumenta a quantidade de lmpadas em paralelo, o queacontece com a intensidade da corrente eltrica que circula no circuito?

Diminui a intensidade da corrente eltrica, pois aumenta a resistncia.

4) De que modalidade de energia se origina a energia trmica que aquece oselementos de um circuito eltrico?

Energia eltrica

5) O que aconteceria com os fios de sua residncia se voc fosse colocandolmpadas, motores, chuveiro eltrico, ventiladores, rdios, TVs e outros

eletrodomsticos a funcionarem ao mesmo tempo?

Aumentaria a intensidade da corrente eltrica, o que pode causar sobrecarga e

posteriormente aquecimento dos fios, podendo gerar incandescncia.

6) Qual o perigo que apresenta uma intensidade de corrente eltrica muitoalta num circuito eltrico?

Pode danificar os equipamentos ligados ao circuito

7) Como voc pode proteger um circuito eltrico de um excesso de intensidadede corrente eltrica?

Usando fusvel possvel proteger um circuito eltrico do excesso de intensidade da

corrente.


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EXPERIMENTO IVRESISTORES (CDIGO DE CORES)

Enquanto as resistncias bobinadas constitudas por um fio metlico enrolado

sobre um suporte isolante, as resistncias de carvo so constitudas basicamente de

grafite (carvo) comprimida, revestida por uma camada isolante de cermica. O seu

valor nominal apresentado por faixas coloridas (cdigo de cores), que obedecem ao

seguinte critrio: partindo da extremidade, as duas primeiras cores formam um nmero

com dois algarismos; a terceira cor corresponde ao expoente da potncia de 10 que

multiplica o nmero inicial; a quarta cor corresponde tolerncia que mostra,

percentualmente, a faixa de valores em que pode variar a resistncia do resistor.

Materiais


1) Utilizando o cdigo de cores, determine a faixa em que o valor daresistncia R1 do painel esta compreendido.

10x101 5%

2) Preencha a tabela a seguir, onde R1 a R8 representam o conjunto de 8resistores cujos valores estejam indicados pelo cdigo de cores.


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EXPERIMENTO VLEI DE OHM

Observa-se, em uma grande famlia de condutores que, alterando-se a ddp (V) nas

extremidades destes materiais altera-se a intensidade da corrente eltrica i, onde as duasgrandezas variam proporcionalmente, isto , o grfico de V versus i uma reta e,

portanto eles obedecem lei de hm.

Materiais



R1 Marrom 1 Preto 0 Marrom 101 Ouro 5%10x101

5%

R2 Amarelo 4 Violeta 7 Laranja 10

3

Prata 10%

4,7x104

10%

R3 Vermelho 2 Violeta 7 Marrom 101 Ouro 5%2,7x10

5%

R4 I Marrom 1 Preto 0 Marrom 101 Ouro 5%10x10

5%

R4 II Marrom 1 Preto 0 Marrom 101 Ouro 5%10x10

5%

R4

(final)Marrom 1 Preto 0 Marrom 101 Ouro 5%

5X101

2,5%


5%


5%

R7 Cinza 8 Vermelho 2 Vermelho 102 Ouro 5%8,2x10

5%

R8 Amarelo 4 Violeta 7 Vermelho 102 Ouro 5%4,7x10

5%


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- fonte de alimentao.

- ampermetro.

1) Como voc chamaria este tipo de associao eltrica existente entre a chaveliga-desliga, resistncia e o ampermetro?

Associao em srie

2) Nesta atividade voc ir considerar o condutor denominado R1compreendido entre os pontos 1 e 5 do painel.Ligue a chave auxiliar e

descreva o observado no ampermetro.

Ajustando os fios de conexo conectados ao resistor e interligando ao ampermetro e

fonte. Tem-se na fonte com ajuste mnimo o ampermetro apresentando um valor de

0,8mA com preciso de 200mA.

3) Troque de posio os pinos conectados ao ampermetro. Ligue novamente achave auxiliar e descreva o observado.

Apresenta o mesmo valor, porm com sinal inverso

4) O ampermetro aqui utilizado de um modelo especial (possui inclusive umindicador de polaridade). O que aconteceria a este instrumento, caso ele

fosse um modelo com ponteiro e o tivssemos ligado com polaridade

trocada?

O ponteiro fica batendo prximo da origem

5) Com base em suas observaes e respostas como voc diria que se deve ligarum medidor de corrente (ampermetro) a um circuito de corrente continua?

Tem que observar o ajuste das conexes de fios, pois estes que indicam o sentido da

corrente.


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6) Regule a fonte de alimentao para 0,5 VCC e anote o valor lido noampermetro (em ampre).

Com um ajuste de preciso de 200mA no ampermetro obtido o valor de 5,2mA

7) Com os dados obtidos complete a primeira linha da Tabela 1Tabela 1

Tenso aplicada entre os

pontos 1 e 5 em Volt(V)

Intensidade da corrente

em ampre (A)

R=V/i

0,5 5,2 mA 96,1536

8) Procedendo como no item anterior, eleve a tenso da fonte de 0,5 volt em0,5 volt, entre 1 e 2,5 VCC.Determinando, para cada caso, o valor da

intensidade de corrente I que circulou pela resistncia R1, completando a

Tabela 1.

9) Com os dados da Tabela 1, faa o grfico V versus I desta resistncia.

Tenso aplicada entre os

pontos 1 e 5 em Volt(V)

Intensidade da corrente

em ampre (A)

R=V/i

0,5 5,2 mA 96,1536 1,0 10,4 mA 96,1538

1,5 15,4 mA 97,4025

2,0 20,5 mA 97,5609

2,5 25,4 mA 98,4251


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10)Classifique a figura geomtrica obtida no grfico.Reta

11)Observando os quocientes obtidos na ltima coluna da Tabela 1, como vocdiria que as grandezas tenso aplicada e a intensidade de corrente

circulante esto relacionadas?

Diretamente proporcionais

12)Qual o significado fsico da declividade do grfico V versusI?Por ser linear, apresenta para dois parmetros (tenso e corrente) uma razo

constante

13)Qual a relao existente entre a ddp(V) aplicada resistncia R1 e acorrente I que por ele circula?

A ddp diretamente proporcional resistncia e inversamente proporcional

corrente.

14)Como voc classificaria a resistncia R1 utilizada nesta atividade?Justifique sua resposta.

Elemento Resistivo Linear ou hmico, pois a razo entre ddp e corrente constante.

15)Indique a principal caracterstica de uma resistncia classificada comohmica.

Curva para o grfico V versusI ser linear

16)Aps as atividades deste experimento, consulte seus apontamentos e livros ed a definio de OHM (a unidade de resistncia eltrica) no Sistema

Internacional (SI).


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Ao aplicar-se uma diferena de potencial (tenso) V, sobre um condutor de

resistncia R, circulara sobre este condutor uma corrente eltrica i, sendo o valor da

resistncia dada pela equao:

=

Onde V medida em volts (V), i medida em ampres (A) e R em ohms ().

Esta equao uma definio geral de resistncia. Ela pode ser utilizada para

qualquer tipo de resistor.

EXPERIMENTO VIRESISTOR NO-OHMICOObserva-se, em uma grande famlia de condutores que, alterando-se a ddp (V)

nas extremidades destes materiais altera-se a intensidade da corrente eltrica i, mas a

duas grandezas no variam proporcionalmente, isto , o grfico de V versus i no uma

reta e, portanto eles no obedecem lei de hm.

Materiais




- ampermetro.

1) Ligue a chave auxiliar e ele a tenso da fonte de 0,5 volt em 0,5 volt.Completando a Tabela 2.

Tabela 2

Tenso entre os pontos 11

e 12 (em Volt)

Intensidade da corrente i

(em ampre)

R=V/i

(em )

0,0 0,0016 0

0,5 0,0935 5,3476

1,0 0,1445 6,9204


25/42

24

1,5 0,1709 8,7770

2,0 0,1967 10,1677

2,5 0,27 9,2592

3,0 0,29 10,3448

3,5 0,31 11,2903

2) Faa o grfico V versusI

Compare o grfico traado com o de um resistor hmico (por exemplo: o

utilizado na atividade Lei de OHM) e tire concluses.

Elemento Resistivo Linear ou hmico

aquele em que a razo entre a d.d.p. aplicada e a intensidade de corrente que o

atravessa constante. A resistncia R do elemento resistivo constante; e a curva V x i

linear. Como exemplo: resistor metlico.

Elementos Resistivos No Lineares ou No-hmico

So aqueles para os quais a razo entre a d.d.p. aplicada e a intensidade de

corrente que os atravessam no constante. A resistncia R do elemento no

constante. Isto implica em que a sua curva V x i caracterstica no uma reta. Como

exemplo: varistor e lmpada.

3) Sem ligar o conjunto, apenas utilizando a interpolao e a extrapolaogrfica, complete a Tabela 3.


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25

Tabela 3

Tenso

(em Volt)

Intensidade de corrente i

(em ampre)

R = V/i

(em Ohm)

0,5 0,0935 5,3476

2,25 0,248 9,0725

5,8 0,6392 9,0738

6,5 0,7163 9,0744

7,0 0,7714 9,0756

4) Voc classificaria a resistncia eltrica oferecida por esta lmpada comoresistncia hmica ou no-hmica? Justifique a sua resposta.

Resistncia no-hmico, pois a resistncia no constante.

EXPERIMENTO VII - ASSOCIAES DE RESISTNCIAS

ELTRICAS (RESISTORES)

Resistncia eltrica a capacidade de um corpo qualquer se opor passagem de

corrente eltrica pelo mesmo, quando existe uma diferena de potencial aplicada. Seu

clculo dado pela Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI),

medida em ohms.

Quando uma corrente eltrica estabelecida em um condutor metlico, um

nmero muito elevado de eltrons livres passa a se deslocar nesse condutor. Nesse

movimento, os eltrons colidem entre si e tambm contra os tomos que constituem o

metal. Portanto, os eltrons encontram certa dificuldade para se deslocar, isto , existe

uma resistncia passagem da corrente no condutor. Para medir essa resistncia, os

cientistas definiram uma grandeza que denominaram resistividade eltrica.

Materiais



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26


- um multiteste regulado para ohmmetro;


Os valores medidos neste experimento foram feitos com um multmetro

regulado em 200 k .

A comparao de valores calculados com os medidos em termos de tolerncias

dos resistores ser tratada posteriormente.

Para clculo de erro do resistor ser usada a equao abaixo:

=|

|

100%

Onde:

(fabricante);

(multiteste).

1) Calcule a resistncia equivalente entre os pontos 1 e 2 da associao.Utilizando um cabo de conexo, mea a resistncia equivalente entre os

pontos 1 e 2 da associao.

Valores medidos no multmetro: R1 100,5

R2 47,1

Valores pelo esquema de cores: R1= 10x101 5%

R2 = 4,7x10410%

Erro de R1

= |100 100,5|100,5

100%


28/42

27

= 0,49%

Erro de R2

=

|47,2 47,1|

47,1 100%

= 0,21%

2) Calcule a resistncia equivalente entre os pontos 1 e 7 da associao.

Valores medidos no multmetro: RT 47,5

R1=100

R2=47,2

R3=0,26

RT=0,26+100+47,10 RT=147,86

3)Calcule a resistncia equivalente entre os pontos 4 e 8 da associao.

Utilizando um cabo de conexo, mea a resistncia equivalente entre os

pontos 4 e 8 da associao

Valores medidos no multmetro: R4= 5,05x10 e R4(final) = 5x10

=5103 5,05102100%

5,0510

= 0,99%

=34

3 + 4


29/42

28

= 256

5) Conecte os pontos (3 e 4) e (7 e 8) conforme o esquema que se segue emea a resistncia equivalente entre os pontos 4 e 8.


pontos da associao.

1

=

1

2,710+

1

510= 0,0237

= 42,2

6) Calcule a resistncia equivalente entre os pontos 2 e 8 da associao aseguir.


pontos 2 e 8 da associao

Valores medidos no multmetro: R2=4,7x104

R4=5x10

1

=

1

4,7104+

1

510= 0,02

= 50

As diferenas entre as estabelecidas pelos cdigos de cores e as medidas

refletem a variao para mais ou menos nas legendas apresentadas em cada resistor.

EXPERIMENTO VIII - A RESISTNCIA OFERECIDA POR UM DIODO

E SUA POLARIZAO

O diodo um semi-condutor. Quando inversamente polarizado, o diodo

praticamente no conduz. Em geral, para entender um circuito, considera-se o diodo


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como sendo ideal, ou seja, conduz como um fio se polarizado diretamente e como um

circuito aberto quando reversamente polarizado.

Materiais- 01 diodo (painel para associaes eltricas);

- 01 multiteste regulado para ohmmetro;

- cabos de fio de conexo.

1) Mea a resistncia eltrica oferecida pelo diodo conectado entre osbornes 9 e 10.

Resistncia eltrica= 2,57 M.

2) Inverta os terminais do multiteste e mea novamente a resistnciaeltrica oferecida pelo diodo.

Ao inverter os terminais, constatou-se que o valor do multmetro no conseguia

medir em nenhuma escala.

3) Segundo suas medies, como voc diria que se comporta a resistnciaeltrica, oferecida por um diodo, diante do sentido da corrente eltrica

que por ele circula?

O diodo um semicondutor. Quando se inverte os terminais, a resistncia

eltrica tende zero, devido o circuito estar aberto.

4) Refaa a atividade anterior substituindo o diodo por um resistorqualquer do painel.


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Quando se usado um resistor, a diferena para um resistor diodo que apenas

o sinal ir inverter, mas o valor permanecer o mesmo.

5) Compare o comportamento resistivo do resistor com o do diodo.

O diodo depende da polaridade, enquanto o resistor no precisa.

6) Se algum lhe disser que um diodo oferece uma resistncia eltrica baixae outro lhe disser que o diodo tem uma resistncia alta, com qual das

duas opinies voc concordaria? Justifique sua resposta.

Depende, quando oferece tem uma resistncia eltrica alta e quando so

inversamente polarizadas, oferece uma baixa resistncia eltrica quando so diretamente

polarizadas.

EXPERIMENTO IX - MEDIES EM CIRCUITOS ELTRICOS E

POTNCIA ELTRICA

Define-se potncia eltrica como a razo entre a energia eltrica transformada e

o intervalo de tempo dessa transformao.

A definio de potncia eltrica, como se v no quadro acima, no o nico

modo que ns temos para a sua determinao. Naeletrodinmica,lidamos muito com os

valores de tenso eltrica e corrente eltrica, e, portanto, nos seria muito til termos uma

maneira de determinar a potncia eltrica sabendo os valores dessas grandezas.

Materiais

Voltmetro ligado em paralelo;

Ampermetro ligado em srie.

- 01 chave multiuso

- Painel para associaes eltricas Balen;
http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u12.jhtmhttp://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u12.jhtm


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- cabos de fio de conexo;

- 01 voltmetro;

-01 ampermetro.

1) Classifique o tipo de associao resistiva que existe entre os pontos 4 e 8

do painel.

Associao em paralelo.

2) Classifique a associao existente entre as resistncias eltricas(resistores) R3, R4 e R5.

Associao em srie.

3) Classifique a associao resistiva existente em todo o circuito.Em todo circuito a associao em srie, com exceo do voltmetro que

apresenta associao em paralelo.

4) Com a fonte regulada para 5VCC, ligue a chave geral e determine atenso aplicada entre os pontos 4 e 8 do circuito.

Voltmetro mediu 0,75V=7,5V.

Ampermetro mediu 152,9A.

5) Determine a intensidade de corrente total que circula no circuito.Qual a intensidade de corrente que passa pela associao resistiva existente

entre os pontos 4 e 8?


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32

No circuito em srie, a intensidade da corrente tem o mesmo valor em qualquer

ponto, que de 15,37 A

6) Determine a potncia eltrica no intervalo do circuito formado pelosresistores R4 e R5.

=

= 15,350,76

= 11,66

7) Determine a tenso aplicada entre os pontos 3 e 5 do painelQual a queda de tenso provocada por R3, entre os pontos 3 e 5 ?

= 4,18

3 = 4,18 0,79 = 3,39(queda de tenso)

8) Qual a potncia eltrica desenvolvida entre os pontos 1 e 5 do circuito? =

= 4,2715,35

= 65,54

9) Determine a tenso aplicada entre os pontos 3 e 8 do circuito.Qual a potncia eltrica total do circuito entre os pontos 3 e 8?

U=0,79V, pois est em paralelo (voltmetro).

=


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33

= 0,7915,35

= 12,12

EXPERIMENTO X - A AO DA FORA ELETROMAGNTICA NO

BALANO CONDUTOR IMERSO NUM CAMPO MAGNTICO, QUANDO

POR ELE CIRCULA UMA CORRENTE ELTRICA.

No estudo da Fsica, o eletromagnetismo o nome da teoria unificada

desenvolvida por James Maxwell para explicar a relao entre a eletricidade e o

magnetismo. Esta teoria baseia-se no conceito de campo eletromagntico.

O campo magntico resultado do movimento de cargas eltricas, ou seja,

resultado de corrente eltrica. O campo magntico pode resultar em uma fora

eletromagntica quando associada a ms.

A variao do fluxo magntico resulta em um campo eltrico (fenmeno

conhecido por induo eletromagntica, mecanismo utilizado em geradores eltricos,

motores e transformadores de tenso). Semelhantemente, a variao de um campo

eltrico gera um campo magntico. Devido a essa interdependncia entre campo eltrico

e campo magntico, faz sentido falar em uma nica entidade chamada campo

eletromagntico.

Materiais

01- Conjunto eletromagntico Kurt

01-base principal com sapatas, bornes, trilhos articulveis com orifcios,

indicador articulvel projetvel do sentido da corrente eltrica, indicadores articulveis

projetveis do sentido do vetor induo eletromagntica, luvas deslizantes

01 - fonte de alimentao regulada para 3VCC


01chave multiuso.


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1) Ligue a chave de modo que a corrente circule no sentido indicado naFigura e comente o observado.

Que agente fsico atuou sobre o balano para que ele sasse do repouso?

Ao da fora eletromagntica. Observamos que a haste, quando ligada chave

multiuso, se desloca no sentido do conjunto.

2) Posicione o im com o plo norte para baixo e posicione o indicadorpara a nova orientao do vetor B

Ligue a chave de modo que a corrente circule no sentido indicado e comente

o observado.

Como se comporta o sentido da fora eletromagntica, que atuou no

balano, em relao ao sentido do vetor campo magntico B?

Quando invertemos os plos, a haste se desloca para fora do conjunto.

3) Torne a posicionar o m como plo norte para cima e assinalar a novaorientao de B.

Ligue a chave de modo que a corrente circule no sentido indicado na figura

e grafique na Figura 4 o sentido da fora eletromagntica que atuou no balano.

Comportam-se em sentidos contrrios.

4) Inverta o sentido da corrente atravs da chave inversora (Figura 6) ecomente o observado.

A haste se desloca em sentido ao conjunto, como no item 2.


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5) Voc diria que o sentido da fora eletromagntica atuante no condutorimerso em B, depende do sentido da corrente que por ele circula?

Justifique a sua resposta com base em suas observaes.

Sim, pois depende do sentido da corrente que circula no condutor.

6) Segundo suas observaes, qual a natureza da fora que provocou odeslocamento no condutor retilneo na regio submetida induo

magntica B?

Fora eletromagntica.

7) Utilize a regra da mo direita para identificar o sentido de umas das trsgrandezas envolvidas quando duas forem conhecidas. Identifique a

orientao de i.

Para baixo.

8) Identifique as caractersticas da fora eletromagntica que provocou odeslocamento do condutor retilneo.

A direo da fora eletromagntica F atuante : horrio ao plano formado pelas

direes de B e de i

O sentido da fora eletromagntica atuante F pode ser definido pela regra da

mo direita diz: Para baixo.

O mdulo da fora eletromagntica atuante F calculado pela expresso:

F= Bil sen

Identifique cada termo da expresso acima.

F: fora eletromagntica


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B: vetor induo magntica

I: corrente eltrica

sin: ngulo formado entre a corrente e o campo eletromagntico.

EXPERIMENTO XI - O MOTOR ELTRICO DE CORRENTE

CONTNUA

Corrente contnua, corrente direta, corrente galvnica ou ainda corrente

constante (CC ou DC do ingls direct current) o fluxo constante e ordenado de

eltrons sempre numa direo. Esse tipo de corrente gerado por baterias deautomveis ou de motos (6, 12 ou 24V), pequenas baterias (geralmente de 9V), pilhas

(1,2V e 1,5V),dnamos,clulas solares e fontes de alimentao de vrias tecnologias,

que retificam a corrente alternada para produzir corrente contnua. Normalmente

utilizada para alimentar aparelhos eletrnicos (entre 1,2V e 24V) e os circuitos digitais

de equipamento de informtica (computadores,modems,hubs,etc.).

Este tipo de circuito possui um polo negativo e outro positivo ( polarizado),

cuja intensidade mantida. Mais corretamente, a intensidade cresce no incio at um

ponto mximo, mantendo-se contnua, ou seja, sem se alterar. Quando desligada,

diminui at zero e extingue-se.

Materiais

01-conjunto eletromagntico Kurt

01-base principal com sapatas, bornes, trilhos articulveis com orifcios,indicador articulvel projetvel do sentido da corrente eltrica, indicadores articulveis

projetveis do sentido do vetor induo eletromagntica, luvas deslizantes


01-chave multiuso

01-Fonte de alimentao
http://pt.wikipedia.org/wiki/Bateria_%28qu%C3%ADmica%29http://pt.wikipedia.org/wiki/Pilhahttp://pt.wikipedia.org/wiki/D%C3%ADnamohttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solarhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fonte_de_alimenta%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Retifica%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternadahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Computadorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Modemhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hubhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Polohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Polariza%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Intensidadehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Intensidadehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Polariza%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Polohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hubhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Modemhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Computadorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternadahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Retifica%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fonte_de_alimenta%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solarhttp://pt.wikipedia.org/wiki/D%C3%ADnamohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Pilhahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Bateria_%28qu%C3%ADmica%29


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02-hastes paralelas

01-moto elementar com ms NdFeBo e afastador

1) Verifique o caminho que ser percorrido pela corrente eltrica dandoespecial ateno s pequenas hastes do motor. Para que serve o esmalte ao

redor do fio da bobina do motor?

Observando o motor, que diferena existe em relao a parte esmaltada das

hastes retas mais grossas da bobina do motor?

Em funcionamento, os efeitos trmicos e eltricos agem tambm sobre o

material isolante no fio. Por esta razo, eles devem ter uma boa isolao trmica e

eltrica. O esmalte utilizado atualmente no fio garante estas propriedades, sendo a

propriedade mecnica assegurada pela camada externa do esmalte que resiste a foras

de abraso durante a insero do mesmo nas ranhuras do estator. A camada de esmalte

interna garante a alta rigidez dieltrica.

2) Girando o motor elementar lentamente com a mo, verifique se existemsituaes em que a corrente eltrica poder ou no circular pelo circuito.

Ao inverter o sentido da corrente, de positivo para negativo, para negativo para

positivo, o motor rotaciona.

3) Ligue a chave e d um giro inicial na bobina. Descreva o observado.O motor comeou a rodar no sentido anti-horrio.

4) Identifique o sentido que a corrente teria que circular na bobina do motorpara justificar a ao da fora indicada.

Sentido horrio.

5) Grafique a orientao do vetor induo magntica B2, gerado pelo m.


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Olhando a bobina como m, determine seus plos magnticos N e S.

B1 B2

6) O que aconteceria com a bobina no momento em que seu plo sul ficassevoltado para o plo norte do m permanente?

Justifique o fato da bobina girar.

Sentido anti-horrio: norte-sul, pois ao ligar a corrente eltrica, esse sentido de

repulso.

Sentido horrio: sul-norte. Ao ligar corrente, o sentido de repulso.

7) Procure justificar, com base em sua resposta anterior, o motivo pelo qual,no foi removido totalmente o esmalte isolante do fio, numa das hastes decontato do motor.

A camada externa do esmalte resiste fora de abraso durante a insero do

mesmo no conjunto.

8) Usando a regra da mo direita, identifique as foras eletromagnticas queatuam nos extremos da espira, justificando o giro sofrido.

Fora magnetomotriz.

i

B

F

B

F

i


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40

Concluso

Ao longo do curso vrios experimentos foram realizados o que ajudou na

compreenso do estudo da eletrosttica e eletrodinmica, pois um ramo que trata de

fenmenos que em sua maioria, necessitam de situaes prticas dadas s condies emque ocorrem em escala atmica, um campo da fsica que tem diversas aplicaes nos

dias atuais e facilitou muito o avano tecnolgico e compreenso dos fenmenos da

natureza.

Com o auxlio do Matlab foi possvel criar grficos que representam

caractersticas de resistores hmicos e no-hmicos. Alm disso, foi possvel criar

experimentos ldicos com materiais reciclveis, tornando o estudo ainda mais acessvel

e ao mesmo tempo prtico


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Referncias consultadas

JUNIOR, Francisco Ramalho.; FERRARO, Nicolau Gilberto.; SOARES, Paulo Antnio

de Toledo.Fundamentos da Fsica. 9. ed. So Paulo, Editora Moderna, 2007. 2 v.

RESNICK, R. & HALLIDAY, D. Fundamentos da Fsica. 6.ed.Rio de Janeiro, LTC,

1996. 3v.

Wikipdia

http://pt.wikipedia.org/

(acesso feito entre os dias 25 e 30 de abril de 2011)

Portal de eletrnica

http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/27/37/

(acesso feito entre os dias 27 e 30 de abril de 2011)

Universidade de So Paulo

http://www.cienciamao.usp.br/tudo/pmd.php?cod=_pmd2005_1010(acesso feito entre os dias 02 e 07 de maio de 2011)

Faculdade de Engenharia Mecnica da Unicamp

http://www.fem.unicamp.br/~em057/metvaria.pdf

(acesso feito entre os dias 02 e 08 de maio de 2011)
http://pt.wikipedia.org/http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/27/37/http://www.cienciamao.usp.br/tudo/pmd.php?cod=_pmd2005_1010http://www.fem.unicamp.br/~em057/metvaria.pdfhttp://www.fem.unicamp.br/~em057/metvaria.pdfhttp://www.cienciamao.usp.br/tudo/pmd.php?cod=_pmd2005_1010http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/27/37/http://pt.wikipedia.org/

relatório de laboratório básico ii

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