LABORATRIO DE FSICA IIIRELATRIO N 02INSTRUMENTOS DE MEDIDAS BIPOLOS ELTRICOS: RESISTOR E LMPADA

Bauru/2012

LABORATRIO DE FSICA III

RELATRIO N 02

INSTRUMENTOS DE MEDIDAS

BIPOLOS ELTRICOS: RESISTOR E LMPADA

Mayara F. Fraidemberg Maia RA 11021578Maikon Souza RA 11024135

Bauru/2012

1. INTRODUO TERICA

Pr-relatrio 02.

2. OBJETIVOS

A partir do grfico determinar a curva caracterstica da lmpada e do resistor e definir se os bipolo classificam-se em lineares e no lineares, conforme sua curva caracterstica seja uma reta ou no, respectivamente. Pode-se ainda, classific-los em passivos e ativos conforme a curva caracterstica cruze a origem ou corte o eixo das coordenadas cartesianas em dois pontos, simtrico ou assimtrico, ou seja, comprovar a Lei de Ohm.

3. MATERIAIS

MaterialQtdade.MarcaModelo

Fonte de Tenso Varivel01KEPCO Programmable Power Supply MODEL No. DPS 40 2M

Multmetros02UNI-TM3900

Resistores06--

Lmpada de 12V01--

Cabos08--

Tabela 01: Descrio detalhada dos materiais com suas respectivas, quantidade, marca e modelo

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTALResistor Parte Experimental IPrimeiramente fizemos uma leitura das faixas dos resistores atravs do cdigo de cores que estava em nosso Pr-relatrio e completamos a Tabela 01, com as suas respectivas resistncias. Com um multmetro, calculam-se os valores dos resistores.

Aps o clculo, dois resistores dos que foram feito a leitura, devero ser escolhidos para se calcular a tenso mxima que pode ser aplicada em cada um. Monta-se ento o circuito com a fonte de tenso e o resistor, acoplando-os aos multmetros (um que ser usado como ampermetro e outro que ter a funo de voltmetro). Calibra-se a escala dos multmetros de modo que a mesma escala seja usada para os dois resistores escolhidos.

A tenso da fonte deve ser variada entre um valor abaixo da mxima permitida no resistor e o zero, aps essa observao comeamos a coletar os dados do ampermetro e do voltmetro e preenchemos a Tabela 02 para dez medidas diferentes de tenso. Posteriormente, inverte-se a polaridade da fonte e repete-se o procedimento e completa-se a segunda parte da Tabela 02, para a polaridade invertida.

O resistor deve ser trocado e com isso coletar novas medidas, para o preenchimento das demais colunas da Tabela 02, que foram separadas para o segundo resistor escolhido. Agora com os dados coletados, no papel milimetrado, deve-se construir um grfico de tenso versus corrente, colocando os dados dos dois resistores num mesmo grfico (para observar as diferenas entre as curvas) e calcular a resistncia de ambos. Calcula-se ento o desvio percentual com relao ao valor antes anotados e verificando se est na faixa de tolerncia daquele determinado resistor. Concluindo a partir disso se o resistor valida a Lei de Ohm ou no.

Lmpada Parte Experimental IIDeve-se montar um circuito agora, com a fonte de tenso contnua (selecionada na escala de tenso contnua inicialmente em 0 Volt), os multmetros devem estar funcionando como ampermetro e voltmetro. Ajusta-se a escala do ampermetro de modo que a corrente a ser medida no ultrapasse a do medidor, e da mesma forma, o voltmetro deve ser ajustado. A tenso da fonte deve ser variada conforme os dados da Tabela 03, que informar os valores coletados para lmpada a hora da construo do grfico, e posteriormente, esses valores devero ser colocados na Tabela 03, cada valor em sua determinada coluna, onde a partir disso, calcula-se os valores das resistncias para cada valor de tenso variada. A partir dos dados obtidos atravs desse circuito, constri-se ento no papel milimetrado, o grfico da corrente (I) versus tenso (V) da lmpada, e um outro grfico da resistncia () versus tenso (V) todos esses grficos referente aos respectivos valores da Tabela 03, que caracterizam o circuito com a lmpada. Com base nos dados obtidos, nas curvas dos grficos, pode-se descobrir se a lmpada considerada um resistor hmico; caracterizando o bipolo, e se a lmpada pode ser determinada pela Lei de Ohm.

5. RESULTADOS E DISCUSSES PARTE I - RESISTOR1. Curva caracterstica do resistor1.1 Pelo cdigo de cores, leia todos os valore dos resistores (valor nominal). Com a ajuda de um multmetro mea os valores destes resistores (valor real). Compare ambos os valores (Desvio= valor nominal valor real, em mdulo). Anote os dados na Tabela 01.

Seqncia de coresValor nominalTolernciaValor realDesvio

Marrom/cinza/vermelho680 34 672 8

Alaranjado/alaranjado/marrom/ouro330 16,5 328 2

Marrom/cinza/marrom/ouro180 9 181,8 1,8

Alaranjado/alaranjado/vermelho/ouro3300 165 3,28 20

Marrom/verde/marrom/ouro150 7,5 149,3 7

Marrom/preto/marrom/ouro100 5 99,7 3

Tabela 01: valores nominais e reais dos resistores.

1.2 Escolha dois valores de resistores. Sabendo que a potencia do resistor em estudo de 1/8 W e o seu valor real, determine a tenso mxima que pode ser aplicada em cada um.1.3 Monte o circuito da Figura 01, utilizando um dos resistores escolhidos do item 1.2.

Figura 01: Circuito para montagem da CCAR do resistor R,

tendo uma fonte de tenso contnua varivel em srie com o resistor.

1.4 O resistor R bipolo eltrico em estudo. Varie a tenso da fonte em diferentes valores e mea, pelo multmetro, os valores da tenso sobre o resistor e a corrente do circuito. Registre os dados na Tabela 02.

Tabela 02: Dados Experimentais para CCAR do resistor.R1 = 99,7 R2 = 328

Vf V1 (3,2V )I1 (32x10-3 A)Vf V2 (6,20V)I2 (18x10-3 A)

0 V0 V0 A00 V0 A

0,4 V0,35 V3,6 A0,60,57 V1,7 A

0,6 V0,53 V5,4 A1,21,15 V3,5 A

0,8 V0,71 V7,2 A1,81,73 V5,3 A

1,0 V0,88 V9,0 A2,42,31 V7,1 A

1,6 V1,42 V14,6 A3,02,89 V8,8 A

2,0 V1,78 V18,2 A3,63,47 V10,7 A

2,4 V2,14 V22,0 A4,24,05 V12,5 A

3,0 V2,70 V27,6 A5,45,21 V16,1 A

3,2 V2,88 V29,6 A6,46,20 V19,2 A

- Vf - V1 (3,2V)- I1 (32x10-3A)- Vf - V2 (6,20V)- I2 (18x10-3A)

0 V0 V0 A0 V0 V0 A

-0,4 V -0,35 V-3,6 A-0,6 V-0,57 V-1,7 A

-0,6 V-0,53 V-5,4 A-1,2 V-1,16 V-3,5 A

-0,8 V-0,72 V-7,5 A-1,8 V-1,73 V-5,4 A

-1,0 V-0,88 V-9,1 A-2,4 V-2,32 V-7,0 A

-1,6 V-1,42 V-14,6 A-3,0 V-2,89 V-8,9 A

-2,0 V-1,79 V-18,4 A-3,6 V-3,47 V-10,7 A

-2,4 V-2,14 V-22,0 A-4,2 V-4,05 V-12,6 A

-3,0 V-2,72 V-27,8 A-5,4 V-5,22 V-16,2 A

-3,2 V-2,89 V-29,7 A-6,4 V-6,20 V-19,2 A

Legenda Tabela 02.

Vf = tenso da fonte

V1= tenso lida para o resistor 1I1 = corrente registrada para o resistor 1

V2 = tenso lida para o resistor 2I2 = corrente registrada para o resistor 2

1.5 Inverta a polaridade da fonte e repita as medidas, conforme o item 3.

1.6 No papel milimetrado construam um grfico de tenso versus corrente. Obtenha a partir do grfico o valor do resistor R e calcule o desvio percentual com relao ao valor lido no item 1.1. Verifique se o valor medido est dentro da faixa de tolerncia.

1.7 Repita os procedimentos dos itens de 1.2 ao 1.6 para um outro valor nominal de resistor. Registre os dados na tabela 2. OBS: Os dados obtidos neste item devero ser plotados no mesmo eixo xy que do grfico do item 1.6.1.8 O resistor pode ser considerado hmico? Discuta a Lei de OHM para esse componente.Sim, o resistor pode ser considerado hmico. A lei de OHM estabelece que um bipolo pode ser caracterizado como um resistor linear (hmico) se sua resistncia for independente da corrente, para cada tenso a que o bipolo estiver submetido, ou seja, a razo de V/I dever ser constante. Como consequncia, sua caracterstica (grfico e I em funo de V ) ser uma reta.

Resistor de 99.7 .

Resistor de 328 .

Obs: bipolo eltrico qualquer dispositivo eltrico com dois terminais acessveis, mediante os quais pode ser feita a sua ligao a um circuito.

Clculo da tenso mxima e da corrente do resistor de 100 Vf = tenso da fonte com um resistor de 100

P = Vf2/R

Vfmax=PR

Vfmax=1/8.99,7

Vfmax=3,53V (usaremos uma tenso de 3,2 para margem de segurana)

Corrente em um resistor de 100

Vf=RI

3,2 = 99,7 I

3,2/99,7 = I

I = 32x10-3 A

Clculo da tenso mxima e da corrente do resistor de 328Vf = tenso da fonte com um resistor de 328

P = Vf2/R

Vfmax=PR

Vfmax=1/8.328

Vfmax=6,40 V (usaremos uma tenso de 6,20V para margem de segurana)Corrente em um resistor de 328

Vf=RI

6,2 = 328 I

6,2/328 = I

I =18x10-3 A

Clculo da tangente para o resistor de 328, a partir do Grfico:

Resistor de 328

Corrente(1) : 0,0192A

Tenso(1): 6,20VCorrente(2): 0,0053A Tenso(2):1,73VR=tg

Tg= ( 6,28-1,73)/(0,0192-0,0053)

Tg=4,55/0,0139

Tg=327,33

Tg=r

R=327,33Desvio:

Desvio= (328-327,33)/100 x 100%

Desvio=0,67%

Desvio=0,67% est dentro do padro de desvio que 5% nesse resistor de acordo com a cor da faixa.

Seqncia de coresValor nominalTolernciaValor realDesvio

Alaranjado/alaranjado/marrom/ouro330 16,5 328 2

Clculo da tangente para p resistor de 100, a partir do Grfico:

Corrente(1) : 0,0072A

tenso(1): 0,53VCorrente(2): 0,0296A

tenso(2):2,88VR=tg

Tg= ( 2,88-0,53)/(0,0296-0,0072)

Tg=2,35/0,0224

Tg=104.91

Tg=r

R=104.91

Desvio:

Desvio= (100-104.91)/100 x 100%

Desvio=4.91% est dentro do padro de desvio que 5% nesse resistor de acordo com a cor da faixa.Seqncia de coresValor nominalTolernciaValor realDesvio

Marrom/preto/marrom/ouro100 5 99,7 3

5.1 RESULTADOS E DISCUSSES PARTE II- LMPADA

2. Curva caracterstica da Lmpada

2.1 Monte o circuito da Figura 02, com uma fonte de tenso contnua (tenso V1 selecionada na escala de tenso contnua da fonte inicialmente em 0V) e uma lmpada de 12V.

Figura 02: Circuito com uma fonte de tenso contnua em srie com uma lmpada,para montagem da CCAR da lmpada L.2.2 Varie a tenso da fonte com base nos valores citados na tabela 3. Mea a tenso na lmpada (VL) e corrente no circuito. Inverta a polaridade da fonte e complete a tabela 3.

2.3 Com os dados registrados na tabela 3 determinem o valor da resistncia da lmpada (RL) para cada tenso na lmpada VL.

2.4 Construa os grficos: corrente versus tenso na lmpada (I x VL) e resistncia da lmpada versus tenso (RL x VL).2.5 A lmpada pode ser considerada um resistor hmico? Por qu?A lmpada no pode ser considerado um resistor hmico, porque um resistor hmico aquele cujo a razo entre tenso aplicada sobre corrente sempre constante. O filamento da lmpada feito de metal e os metais alteram sua resistncia conforme aumenta a sua temperatura. a lmpada quando desligada possui uma resistncia diferente de quando submetida a um trabalho a variao de temperatura do filamento altera sua resistncia. Se plotarmos um grfico de tenso versus corrente na lmpada iremos observar que o grfico no gera uma reta que uma das principais caractersticas de um resistor hmico.

Lmpada de 12V.

2.6 Caracterize o tipo de bipolo, ou seja, se linear ou no linear, simtrico ou assimtrico e ativo ou passivo.Os bipolo classificam-se em lineares e no lineares, conforme sua curva caracterstica seja uma reta ou no, respectivamente. Pode-se ainda, classific-los em passivos e ativos conforme a curva caracterstica cruze a origem ou corte o eixo das coordenadas cartesianas em dois pontos.

Um resistor com resistncia constante, por exemplo, um bipolo passivo, pois a funo V=RI representada por uma reta passando pela origem, com coeficiente angular R.

Ento o grfico gerado por corrente versus tenso da lmpada de 12V mostra que a lmpada um bipolo ativo onde a variao da resistncia. Um dos motivos dessa variao de resistncia o aumento da temperatura no filamento da lmpada, porque em alguns metais quando se aumenta ou diminui a temperatura a uma variao na resistncia do material.

2.7 Faa uma anlise qualitativa do comportamento de RL com a Temperatura (T).

Quanto maior a temperatura em que se encontra a lmpada maior vai ser sua resistncia, ou seja, conforme a temperatura aumenta a resistncia que passar pela lmpada ficara mais intensa, mais forte. Isto , com a temperatura da lmpada crescendo maior ser a passagem de eltrons na corrente, o que acarretar na crescente intensidade da corrente da lmpada.Tabela 03: Dados experimentais para CCAR da Lmpada.Vf I VLRL

8,00,168 A6,96 V41,42

7,00,158 A5,95 V38,88

6,00,14 A5,04 V36,00

5,00,123 A4,09 V33,3

4,00,108 A3,19 V29,53

3,00,088 A2,23 V25,34

2,00,065 A1,30 V20,00

1,20,046 A0,68 V14,6

1,00,041 A0,53 V12,92

0,80,035 A0,38 V10,85

0,60,03 A0,23 V7,66

0,40,022 A0,12 V5,45

0,20,012 A0,05 V4,16

0,00 A0 V0

- 0,20,015 A0,07 V4,66

- 0,40,027 A0,16 V5,92

- 0,60,032 A0,32 V10,00

- 0,8 0,038 A0,47 V12,36

- 1,00,044 A0,62 V14,09

- 1,20,049 A0,78 V15,91

- 2,00,068 A1,42 V20,88

- 3,00,088 A2,24 V25,45

- 4,00,106 A3,09 V29,15

- 5,00,122 A3,98 V35,62

- 6,00,137 A4,89 V35,69

- 7,00,151 A5,81 V38,47

- 8,00,165 A6,75 V40,9

Clculo de resistncia da lmpada

R=V/I

R=6,96/0,168

R=41,42

R=V/I

R=5,95/0,152

R=39,14

R=V/I

R=5,04/0,14

R=36

R=V/I

R=4,09/0,123

R=33,3

R=V/I

R=3,19/0,108

R=29,53

R=V/I

R=2,23/0,088

R=25,34

R=V/I

R=1,30/0,065

R=20 R=V/I

R=0,68/0,046

R=14,78

R=V/I

R=0,53/0,041

R=12,92

R=V/I

R=0,38/0,035

R=10,85

R=V/I

R=0,23/0,030

R=7,66

R=V/I

R=0,12/0,022

R=5,45

R=V/I

R=0,05/0,012

R=4,16

Clculo de resistncia da lmpada (plos invertidos).

R=V/I

R=0,07/0,015

R=4,66

R=V/I

R=0,16/0,027

R=5,93

R=V/I

R=0,32/0,032

R=10

R=V/I

R=0,47/0,038

R=12,36

R=V/I

R=0,62/0,044

R=14,09

R=V/I

R=0,78/0,049

R=15,9

R=V/I

R=1,42/0,068

R=20,88

R=V/I

R=2,24/0,088

R=25,45

R=V/I

R=3,09/0,106

R=29,15

R=V/I

R=3,98/0,122

R=32,62

R=V/I

R=4,89/0,137

R=35,69

R=V/I

R=5,81/0,151

R=38,47

R=V/I

R=6,75/0,165

R=40,90

6. CONCLUSO Conforme foi demonstrado experimentalmente e analisando os resultados experimentais podemos concluir que o resistor pode ser classificado como hmico, pois, seus valores de tenso e corrente iro variar linearmente, o que foi representado no grfico, que no caso a unio de seus pontos formar uma reta.

Atravs da anlise dos grficos consideramos que o resistor um agente passivo, devido a sua reta passar pela origem, demonstrando assim que ele no fornecer: nem corrente nem tenso para o circuito montado.

No caso da lmpada, observamos que ela no caracterizada como um resistor hmico, pois a variao do seu grfico no linear, que no caso a unio de seus pontos acabar formando uma curva. Assim como o resistor a lmpada se enquadra como um agente passivo.7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

[1] Halliday, Resnick e Walker, Fundamentos de Fsica, Vol. 3, 6a edio, Livros Tcnicos e Cientficos, Rio de Janeiro, 1996.Sees 25.1 a 25.9[2] Apostila para a realizao do experimento, fornecida pela Professora.Tenso (V)

Corrente (A)

Tenso (V)

Corrente (A)

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