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Resistências dependentes da Luz e da Temperatura – Equipa 1MIEEC7_2 1/13
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Resistências dependentes da Luz e da
Temperatura
Projeto FEUP 2016/2017 – Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de
Computadores:
Coordenador Geral: Coordenador do curso:
Equipa 1MIEEC7_2:
Supervisor: Monitor:
Estudantes & Autores:
Fernando Silva [email protected] Nuno Lopes [email protected]
Ana Araújo [email protected] José Dias [email protected]
Clara Correia [email protected]
Resistências dependentes da Luz e da Temperatura – Equipa 1MIEEC7_2 2/13
Resumo
O verdadeiro objetivo desta atividade é relacionar a variação da temperatura e da luz
com resistências. De facto, estas variáveis influenciam o comportamento de certas
resistências, isto é, com o aumento da temperatura deve ser prevista uma variação na
resistência NTC (Negative Temperature Coefficient) e com o aumento da intensidade luz
deve-se verificar também uma variação na resistência LDR (Light Dependent Resistor).
Tendo em vista observar os fenómenos anteriormente referidos, procedeu-se à realização
de uma experiência com todos estes componentes eletrónicos.
A atividade foi realizada em duas partes distintas: primeiramente foi feita a atividade
com a temperatura e uma resistência NTC e de seguida foi feita a atividade com a luz e a
resistência LDR. Na primeira utilizou-se um candeeiro que incidia sobre um luxímetro a uma
intensidade moderável, enquanto na última se recorreu a uma chaleira elétrica para aquecer
a água, á qual posteriormente se adicionava água fria enquanto se registavam os valores
assinalados por um termómetro.
A partir desta atividade foi possível concluir que o aumento da temperatura provoca uma
diminuição nas resistências NTC, enquanto o aumento da intensidade da luz provoca um
aumento nas resistências LDR, tal como previsto.
Palavras-Chave
FEUP;
Engenharia Eletrotécnica e de Computadores;
MIEEC;
Resistências;
Termistor;
LDR;
NTC;
Temperatura;
Luz;
Multímetro.
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Índice 1. Introdução ........................................................................................................................................... 4
2. Resistência em Função da Luz - LDR ................................................................................................... 5
2.2. Procedimentos experimentais: .................................................................................................... 1
2.3. Resultados .................................................................................................................................... 2
3. Resistência NTC ................................................................................................................................... 3
3.2 Procedimentos experimentais ...................................................................................................... 4
3.3. Resultados .................................................................................................................................... 5
4. Conclusões .......................................................................................................................................... 5
5. Pequenas considerações: .................................................................................................................... 6
6. Referências bibliográficas ................................................................................................................... 7
7. Apêndices ............................................................................................................................................ 8
Resistências dependentes da Luz e da Temperatura – Equipa 1MIEEC7_2 4/13
1. Introdução
O presente relatório, cujo tema é “Resistências dependentes da Luz e da Temperatura”,
é realizado no âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, pela equipa 2 da turma 7 do
Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores. Nesta experiência
procuramos observar a influência da luz e da temperatura em dois tipos de componentes
eletrónicos, as resistências LDR (Light Dependent Resistor) e NTC (Negative Temperature
Coefficient), a fim de obter uma maior familiarização com o equipamento de medida
disponível.
A resistência “pode ser caracterizada como a dificuldade encontrada para que haja
passagem de corrente elétrica por um condutor submetido a uma determinada tensão” (a).
São componentes dependentes de diversos fatores, pelo que a temperatura e a luz foram as
variáveis estudadas neste tema, recorrendo a resistências LDR e NTC.
As resistências vêm-se revelando cada vez mais importantes e têm sido utilizadas em
vários ramos da indústria, apesar de pouco conhecidas. O seu papel tem sido fundamental
em áreas da indústria plástica, indústria da borracha e química, em fornos industriais,
baterias de aquecimento e até mesmo em hospitais, hotéis, entre outros.
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2. Resistência em Função da Luz - LDR
A resistência LDR, ou resistência dependente da luz, tem como característica principal a
sua variação com a intensidade da luz. Na verdade, quanto maior for a intensidade da luz,
menor será a sua resistência e quanto menor for a intensidade, maior será aquela.
Este tipo de resistências regista valores entre em Ω (Ohm).
A resistência LDR é representada pelo símbolo apresentado na Figura 1 (c).
Figura 1- Símbolo da resistência LDR (c)
Em “1873, Willoughby Smith, engenheiro elétrico inglês, descobriu o fenómeno da
fotocondutividade” (b). Foi a partir desta descoberta que se começaram a ver as formas
primitivas de LDR’s.
As resistências LDR apenas reagem quando são expostas a intensidade luminosa. Isto
porque quando “os fotões atingem o componente, excitam os eletrões de valência do
material semicondutor, fazendo-os atingir a banda de condução” (d). Na ausência de luz a
resistência LDR é máxima mas à medida a intensidade luminosa aumenta, a resistência
regista valores cada vez menores. Na Figura 2 é representado este fenómeno graficamente.
Figura 2 – Gráfico Resistência vs Iluminação (d)
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0
10
20
30
40
50
60
70
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Res
istê
nci
a (M
Ω)
Luz (Lux)
R=f(luz)
2.2. Procedimentos experimentais:
1. Ligou-se a resistência LDR ao multímetro em primeiro lugar. Com um pano,
cobriu-se o candeeiro, a resistência e o multímetro, de modo a não haver
interferência da luz exterior à experiência.
2. Registaram-se os valores da luminosidade e da resistência inicial.
3. Ligou-se o candeeiro e foi-se aumentando a sua intensidade em intervalos de 30
segundos, registando os valores apresentados ao longo da sua variação.
4. Obteve-se a seguinte tabela de valores:
Resistência (MΩ) Intensidade da Luz (Lux)
61,8 7,3
2,67 227,45
1,18 673,15
0,86 1004,15
0,59 1579,5
5. A partir desta tabela elaborou-se o seguinte gráfico:
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2.3. Resultados
A Física é uma ciência que segue o método hipotético dedutivo. E a última etapa deste
método assenta na verificação da hipótese através da experimentação. Assim, seguiu-se
este método para provar que, o LDR é um resistor que, à medida que a intensidade da luz
aumenta, a sua resistência diminui.
A experiência foi organizada de forma cuidada, desde a escolha dos materiais e
instrumentos a usar, à determinação das condições onde ocorreu.
A experiência começou por incidir a luz de um candeeiro sobre a resistência tapada com
um pano. Em seguida procedeu-se à medição do valor da resistência nestas condições,
sendo de 61.8 kΩ . A seguir, aumentou-se a luminosidade e foi-se registando os valores da
resistência, sendo estes sucessivamente de 2.67,1.18,0.86 e 0.59. Perante os resultados
obtidos foi possível confirmar e validar a hipótese, isto é, o LDR variou conforme a
intensidade da luz pois verificou-se que, quanto maior a intensidade luminosa, menor a
resistência deste resistor, como comprovado pelo gráfico anterior.
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3. Resistência NTC
A resistência NTC faz parte de um grupo de resistências denominadas termistores. “Os
termistores são excelentes sensores para aplicações [em] que seja necessário uma alta
sensibilidade com as mudanças de temperatura. As aplicações de termistores estão mais
voltadas à área média e na biologia. […] Os termistores fazem parte da classificação de
termoresistência. Termistores são sensores de temperatura fabricados com materiais
semicondutores.” (i).
Existem dois tipos de termistores: NTC (Negative Temperature Coefficient) e PTC
(Positive Temperature Coefficient). Estas diferem na reação ao aumento da temperatura
sendo que a primeira diminui a sua resistência elétrica face ao aumento da temperatura,
enquanto a última aumenta a sua resistência elétrica.
O termistor é representado pelo símbolo apresentado na Figura 3.
Figura 3 – Símbolo de um termistor (e)
Estes dispositivos “são largamente usados para medir temperatura, limitar corrente de
partida em circuito e componentes elétricos, proteção de sobre corrente, e podem ser usado
em circuitos de controle de temperatura.”. Atingem temperaturas entre os -90ºC e 130ºC
(e).
Figura 4 – Gráfico da resistência em função da temperatura
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3.2 Procedimentos experimentais
1. Aqueceu-se água numa chaleira elétrica e, em simultâneo, ligou-se a resistência
ao multímetro. Isolou-se a resistência LDR em conjunto com o termómetro, a fim
de não haver contacto com a água.
2. Após a fervura da água, transferiu-se esta para um recipiente de plástico e
mergulhou-se o termómetro e a resistência isolados. Registou-se nesse
momento a temperatura inicial da água e o valor da resistência, e a cada minuto
juntou-se um pouco de água fria, anotando-se sempre os novos valores da
temperatura e da resistência.
3. Repetiu-se o processo até se atingir meio litro de água fria adicionada.
4. Obteve-se a seguinte tabela de valores:
Resistência (kΩ) Temperatura (ºC)
6,54 60,2
6,93 57,1
8,77 51,7
10,57 46,5
12,08 42,2
13,7 38,5
15,01 36,1
15,77 34,9
5. A partir desta tabela elaborou-se o seguinte gráfico:
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3.3. Resultados
Seguindo o mesmo método, procurou-se validar e confirmar através da verificação
experimental que o NTC é um resistor que, à medida que a temperatura diminui, o valor da
sua resistência aumenta ou vice versa.
Na realização da experiência, verificamos que, a temperatura da água, após a fervura
era de 60,2ºC e o valor da resistência de 6.54kΩ.Com a sucessiva introdução de água fria, a
temperatura diminuiu e o valor da resistência aumentou. No final da experiência, a
temperatura registada foi de 34,9ºC e o valor da resistência de 15,77 kΩ ,como se pode
observar pelo gráfico.
4. Conclusões
Em suma, com este trabalho verificou-se que algumas resistências são dependentes da
Luz ou da Temperatura. Através desta experiência conseguimos aprender também a
trabalhar com Material de Laboratório, equipamento básico de medida (como o multímetro
na sua função de ohmímetro, mas também de voltímetro e de amperímetro) e a trabalhar
melhor com folhas de cálculo de Microsoft Excel. Como grupo, conseguimos também
aprender a trabalhar em equipa e a orientarmo-nos no sentido de maximizarmos a eficiência
de trabalho.
Através deste trabalho concluiu-se que existem resistências dependentes da luz (LDR –
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 10 20 30 40 50 60 70
Res
istê
nci
a (kΩ
)
Temperatura (ºC)
R = f(temperatura)
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Light Dependent Resistor) e da temperatura (NTC – Negative Temperature Coeficient) ou
PTC - Positive Temperature Coeficient) em que as primeiras diminuem a sua resistência
com o aumento da luz incidente e as segundas diminuem (NTC) ou aumentam (PTC) a sua
resistência com o aumento da temperatura.
5. Pequenas considerações:
O que aconteceria se se tivesse medido o aquecimento da água em vez do seu
arrefecimento?
Na experiência utilizou-se um NTC e como tal, o gráfico de R= f(l) é crescente, já que se
mediu-se a diminuição da temperatura. Caso se tivesse registado os valores do aumento da
temperatura, iria-se obter um gráfico decrescente, pois os valores dos NTCs diminuem com
o aumento da temperatura.
Na experiência utilizou-se um vidro transparente, mas e se se tivesse usado um vidro
fosco? Quais seriam as diferenças?
A única diferença seria que a luz não iria atravessa o vidro tão facilmente e, por essa
razão a luminosidade seria mais baixa. Consequentemente, os valores registados seriam
menores e o gráfico continuaria decrescente, apenas mais “encolhido”.
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6. Referências bibliográficas
a. http://www.vishay.com/docs/29049/ntcle100.pdf
b. http://www.radio-electronics.com/info/data/resistor/ldr/light_dependent_resistor.php
c. http://electronica-electronics.com/info/LDR-fotoresistencia.html
d. http://www.electrical4u.com/light-dependent-resistor-ldr-working-principle-of-ldr/
e. http://lusosat.org/hardware/termistor.pdf
f. http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/90419/ETC/VT935G.html
g. http://www.if.ufrgs.br/mpef/mef004/20061/Cesar/SENSORES-Termistor.html
h. http://www.technologystudent.com/elec1/ldr1.htm
i. http://www.eletrica.ufpr.br/piazza/materiais/Gustavo&Ishizaki.pdf
j. http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/resistencia.p
hp
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7. Apêndices
Referências e especificações das resistências:
NTCLE100E3 http://www.vishay.com/docs/29049/ntcle100.pdf
VT935G http://pt.farnell.com/excelitas-tech/vt935g/light-dependent-resistor-
80mw/dp/1652638?ost=VT935G+EXCELITAS+TECH&selectedCategoryId=&CMP=os_pdf-
datasheet&searchView=table&iscrfnonsku=false
