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LEI DE OHM
Apresentação
1. OBJETIVO
Este experimento explora a Lei de Ohm e suas implicações para os circuitos elétricos. Inicialmente,
você investigará o conceito de resistividade elétrica e encontrará a relação entre resistividade e
resistência elétrica. Em uma segunda fase, você irá investigar como corrente e tensão elétrica se
relacionam através da Lei de Ohm.
Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de:
caracterizar a resistência de um condutor cilíndrico sólido em função da resistividade,
diâmetro e comprimento;
•
relacionar as grandezas resistência, corrente e tensão elétricas, através da lei de Ohm;•
utilizar um multímetro para medir resistências elétricas;•
construir e analisar o gráfico característico de resistência elétrica R versus comprimento L de
um resistor ôhmico de fio.
•
2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS?
A lei de Ohm rege o comportamento de circuitos elétricos resistivos e possui aplicação nos mais
variados campos que se utilizam destes circuitos para acionar ou controlar sistemas ou
equipamentos. Dentre as muitas aplicações desta lei, pode-se citar seu uso para a especificação de
equipamentos elétricos, projeto de sistemas de proteção elétrica e no dimensionamento dos cabos
elétricos em instalações residenciais e industriais, dentre outras.
3. O EXPERIMENTO
Neste experimento você irá utilizar o painel Dias Blanco para estudo da lei de Ohm. Inicialmente
você irá investigar como a resistência elétrica varia em diversos fios com bitolas e materiais
diferentes. Nesta primeira fase, você irá correlacionar a resistência elétrica com as grandezas
resistividade elétrica, comprimento e diâmetro de fios condutores. Em uma segunda etapa, você irá
explorar a relação entre resistência, corrente e tensão elétrica em fios condutores.
4. SEGURANÇA
O experimento foi pensando para não trazer riscos físicos, então você irá utilizar objetos pouco
nocivos e leves, mas, mesmo com essas precauções pensadas e definidas, o uso de equipamentos
de proteção individual é de extrema importância para garantir a segurança durante a realização de
experimentos. Neste experimento recomenda-se o uso do jaleco.
5. CENÁRIO
Você irá encontrar sobre a bancada: O painel Dias Blanco com resistores, um multímetro com
pontas de prova e uma fonte de tensão com switch.
Painel Dias Blanco: Composto por bornes para posicionar as pontas de prova e por fios resistores
feitos de materiais e diâmetros diferentes.
Multímetro: É utilizado para obtenção das medidas relacionadas ao circuito elétrico, tais como
corrente e tensão.
Fonte de tensão: Fonte de alimentação digital com saída ajustável de 0 a 30 VCC /5 ACC.
Pontas de prova: São utilizadas para conectar o multímetro aos diversos pontos de medição.
Switch: Usado para ligar e desligar circuitos.
Bons estudos.
Sumário teórico
LEI DE OHM
UM POUCO DE HISTÓRIA
Entre os anos de 1789 e 1854 viveu o alemão e físico George S. Ohm, que conseguiu
experimentalmente observar que comportamento de alguns resistores no que tange a variação de
corrente elétrica, sendo esta, no caso, proporcional à variação da diferença de potencial elétrico.
Ohm fez diversas experiências com os mais variados tipos de condutores, onde aplicava
diferentes intensidades de voltagem e, então, concluiu que, principalmente em corpos metálicos,
a variação da diferença de potencial era proporcional a corrente elétrica.
LEI DE OHM
Ohm representou suas observações experimentais na relação matemática que diz que a
voltagem aplicada nos terminais de um condutor é proporcional à corrente elétrica que o percorre.
Onde:
• V é a diferença de potencial, cuja unidade é o Volts (V);
• i é a corrente elétrica, cuja unidade é o Ampere (A);
• R é a resistência elétrica, cuja unidade é o Ohm (Ω).
É fundamental salientar que a lei de Ohm acima descrita não é válida em todos os casos, ou
seja, não se aplica a todos os resistores, dependendo do material de composição do resistor.
Mas, nos casos em que a lei de Ohm pode ser aplicada o resistor é chamado de ôhmico ou linear.
De forma geral, a matemática aplicada por Ohm vale para todos os condutores, obedecendo
ou não a lei de Ohm. É possível observar que o condutor que obedece a esta lei terá valores
iguais de resistência para qualquer valor de voltagem aplicado, já o condutor que não obedece a
lei de Ohm, possuirá valores diferentes de resistência, variando de acordo com a intensidade da
voltagem aplicada no mesmo.
Ohm descreveu uma segunda lei que relaciona a resistência elétrica com características
inerentes ao material de composição do conductor, assim como suas dimensões. Para descrever
a segunda lei, foi utilizado um objeto cilíndrico com uma resistividade ρ, área de seção transversal
S e comprimento l, como o demonstrado abaixo:
Ohm observou que a resistividade dos materiais se mantém constantes para qualquer que seja o
campo elétrico aplicado, sendo assim possível obter a expressão matemática para a
determinação da resistência elétrica dos materiais. A resistência elétrica é diretamente
proporcional ao comprimento do objeto e sua resistividade é inversamente proporcional a seção
transversal do objeto.
Matematicamente, descreve-se:
https://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2010/01/lei-de-ohm3.jpg
Roteiro
INSTRUÇÕES GERAIS
1. Nesta prática você irá variar a posição de um ímã em relação a uma bobina conectada a um
multímetro, permitindo que seja observado o valor da força eletromotriz induzida.
2. Utilize a seção “Recomendações de Acesso” para melhor aproveitamento da experiência
virtual e para respostas às perguntas frequentes a respeito do Laboratório Virtual.
3. Caso não saiba como manipular o Laboratório Virtual, utilize o “Tutorial” presente neste
Roteiro.
4. Caso já possua familiaridade com o Laboratório Virtual, você encontrará as instruções para
realização desta prática na subseção “Procedimentos”.
5. Ao finalizar o experimento, responda aos questionamentos da seção “Avaliação dos
Resultados”.
RECOMENDAÇÕES DE ACESSO
DICAS DE DESEMPENHO
Para otimizar a sua experiência no acesso aos laboratórios virtuais, siga as seguintes dicas de
desempenho:
Feche outros aplicativos e abas: Certifique-se de fechar quaisquer outros aplicativos ou
abas que possam estar consumindo recursos do seu computador, garantindo um
desempenho mais eficiente.
•
Navegador Mozilla Firefox: Recomendamos o uso do navegador Mozilla Firefox,
conhecido por seu baixo consumo de recursos em comparação a outros navegadores,
proporcionando uma navegação mais fluida.
•
Aceleração de hardware: Experimente habilitar ou desabilitar a aceleração de hardware no
seu navegador para otimizar o desempenho durante o acesso aos laboratórios virtuais.
•
Requisitos mínimos do sistema: Certifique-se de que seu computador atenda aos
requisitos mínimos para acessar os laboratórios virtuais. Essa informação está disponível em
nossa Central de Suporte.
•
Monitoramento do sistema: Utilize o Gerenciador de Tarefas (Ctrl + Shift + Esc) para
verificar o uso do disco, memória e CPU. Se estiverem em 100%, considere fechar outros
aplicativos ou reiniciar a máquina para otimizar o desempenho.
•
Teste de velocidade de internet: Antes de acessar, realize um teste de velocidade de
internet para garantir uma conexão estável e rápida durante o uso dos laboratórios virtuais.
•
Atualizações do navegador e sistema operacional: Mantenha seu navegador e sistema
operacional atualizados para garantir compatibilidade e segurança durante o acesso aos
laboratórios.
•
PRECISA DE AJUDA?
Em caso de dúvidas ou dificuldades técnicas, visite nossa Central de Suporte para encontrar
artigos de ajuda e informações para usuários. Acesse a Central de Suporte através do link:
https://suporte-virtual.algetec.com.br
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DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO
MATERIAIS NECESSÁRIOS
Multímetro;•
Interruptor;•
Fonte de alimentação;•
Painel Dias Blanco.•
PROCEDIMENTOS
FASE I – RESISTÊNCIA ELÉTRICA EM FUNÇÃO DA ÁREA E DO COMPRIMENTO
DO CONDUTOR
OBSERVANDO AS ESPECIFICAÇÕES DOS FIOS CONDUTORES
Caro estudante lembre-se que esse experimento representa uma situação real, para tal, observe as
especificações e informações referentes a todos os fios condutores presentes no experimento.
https://suporte-contato.algetec.com.br/
https://suporte-virtual.algetec.com.br/
POSICIONANDO PONTAS DE PROVAS NOS BORNES
Para realização do experimento e considerando cada coluna do painel dias Blanco como uma letra
(A, B, C, D e E) da direita para a esquerda e os resistores como números de 1 a 5 de cima para
baixo, você irá posicionar as pontas de prova de forma que seja possível obter as medidas das
propriedades elétricas desejadas.
Insira a ponta de prova positiva do multímetro no borne “A1”. Em seguida, insira a ponta de prova
negativa no borne “B1”.
Neste experimento você irá realizar medidas também nos pontos “AC1”, AD1” e “AE1”.
LIGANDO O MULTÍMETRO
Para ligar o sistema visualize o multímetro e observe se o botão de ajuste está na posição “Off”.
Caso o multímetro esteja desligado, ligue-o.
MEDINDO RESISTIVIDADE DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DO COMPRIMENTO
Ajuste o multímetro para a posição adequada para a realização de medições de resistência elétrica
de até 200 Ω.
Agora observe que o valor da resistência, correspondente a ligação feita, aparece na tela do
multímetro.
Para posterior análise crie uma tabela semelhante a apresentada abaixo e anote os valores
encontrados para os pontos medidos no resistor 1.
Resistor 1 L (m) R (Ω) R/L (Ω/m)
AB 0,25
AC 0,50
AD 0,75
AE 1,00
MEDINDO RESISTIVIDADE DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DA ÁREA
Realize as medidas para os resistores 3, 4 e 5 no painel Dias Blanco, nas respectivas posições
“AE3”, “AE4” e “AE5”.
Crie uma tabela semelhante a apresentada abaixo e anote os valores encontrados para os pontos
medidos nos resistores.
A (m²) R (Ω) R·A (Ω·m²)
Resistor 3
Resistor 4
Resistor 5
Calcule o valor da área de cada resistor e anote na tabela.
FASE II – A CORRENTE ELÉTRICA EM FUNÇÃO DA TENSÃO E DA RESISTÊNCIA
ELÉTRICA EM UM FIO RESISTOR
POSICIONANDO PONTAS DE PROVAS NOS BORNES
Posicione a ponta de prova negativa do multímetro na posição “E4”. Em seguida, posicione a ponta
de prova positiva do multímetro na fonte de tensão.
Conecte a ponta de prova da fonte de tensão no painel Dias Blanco e observe que as pontas de
prova estão posicionadas em “AE4”.
AJUSTANDO O MULTÍMETRO
Ajuste o multímetro para a posição favorável à realização medições da corrente elétrica.
AJUSTANDO FONTE DE TENSÃO
Ligue a fonte de tensão e observe as suas informações.
Varie a tensão, aproximadamente, de 0,5 em 0,5 até que seu valor chegue a 2,5.
Crie uma tabela semelhante a apresentada abaixo e anote os valores encontrados para os pontos
medidos no resistor 4.
V (V) I (A) V/i (V/A)
REPETINDO O EXPERIMENTO
Realize as medidas para os outros resistores apresentados no painel Dias Blanco.
ANALISANDO OS RESULTADOS
Siga para a seção “Avaliação de Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo com o que foi
observado no experimento.
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
RESISTIVIDADE DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DO COMPRIMENTO
Construa o gráfico da “Resistência elétrica x Comprimento do resistor”.1.
O que é possível observar com relação ao comportamento da resistência elétrica? Explique.2.
Calcule a resistividade do resistor 1.3.
RESISTÊNCIA ELÉTRICA DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO DA ÁREA
Calcule a resistividade de cada resistor.1.
Qual dos resistores possui maior resistividade? Por quê?2.
Para o cálculo da resistividade utilize a fórmula: ρ = $R\ \frac{A}{L}$.•
CORRENTE ELÉTRICA DE UM RESISTOR
Construa o gráfico da “Tensão elétrica x Corrente elétrica”, caso precise retorne ao roteiro
teórico para relembrar a relação entre Tensão elétrica ou corrente elétrica.
1.
Depois da realização do experimento o que é possível observar com relação ao
comportamento da corrente elétrica? Explique.
2.
É possível realizar as medições de corrente elétrica em todos os resistores? Caso não, por
quê?
3.
Qual dos resistores apresentou maior valor para a corrente elétrica? Tente elaborar uma
justificativa, abordado o comportamento da resistência elétrica como a passagem da corrente
elétrica.
4.
TUTORIAL VIRTUALAB
FASE I – RESISTÊNCIA ELÉTRICA EM FUNÇÃO DA ÁREA E DO
COMPRIMENTO DO CONDUTOR
OBSERVANDO AS ESPECIFICAÇÕES DOS FIOS CONDUTORES
Observar as especificações dos fios condutores, passando a seta do mouse pelos bornes indicados.
Observe todas as informações referentes a todos os fios!
POSICIONANDO PONTAS DE PROVAS NOS BORNES
Considerando cada coluna do painel dias Blanco como uma letra (A, B, C, D e E) da direita para a
esquerda e os resistores como números de 1 a 5 de cima para baixo, você irá posicionar as pontas
de prova de forma que seja possível obter as medidas das propriedades elétricas desejadas.
Posicione as pontas de prova nos bornes, clicando com o botão direito do mouse sobre o borne e
selecionando a ponta de prova desejada.
ATENÇÃO: Para posicionar as pontas de prova nos bornes dos resistores você pode acessar a
câmera “Vista superior”, clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o menu superior
esquerdo, para melhor visualizar os bornes.
Insira a ponta de prova positiva do multímetro no borne “A1” destacado acima.
Observe que a ponta de prova preta se posicionou no borne.
Em seguida, insira a ponta de prova negativa no borne “B1”.
Observe que as pontas de prova estão posicionadas em “AB1”.
Neste experimento você irá realizar medidas também nos pontos “AC1”, AD1” e “AE1”.
LIGANDO O MULTÍMETRO
Acesse a câmera “Multímetro”, para visualizar o multímetro mais detalhadamente.
Agora é possível visualizar as opções de medidas do multímetro.
Observe que o botão de ajuste está na posição “Off”.
MEDINDO A RESISTIVIDADE DE UM RESISTOR EM FUNÇÃO
DO COMPRIMENTO
Ajuste o multímetro para a posição adequada para realizar medições de resistência elétrica de até
200 Ω, clicando sobre o botão de ajuste do multímetro e arrastando-o para a posição de medição
de resistência “200” indicada pela seta.
Observe que o valor da resistência correspondente a ligação feita aparece na tela do multímetro.
Em seguida, acesse a câmera “Bancada” para retornar a tela inicial do experimento.
Crie uma tabela semelhante a apresentada abaixo e anote os valores encontrados para os pontos
medidos no resistor 1.
Resistor 1 L (m) R (Ω) R/L (Ω/m)
AB 0,25
AC 0,50
AD 0,75
AE 1,00
5. MEDINDO A RESISTIVIDADE DE UM RESISTOR EM
FUNÇÃO DA ÁREA
Realize as medidas para os resistores 3, 4 e 5 no painel Dias Blanco, nas respectivas posições
“AE3”, “AE4” e “AE5”.
Crie uma tabela semelhante a apresentada abaixo e anote os valores encontrados para os pontos
medidos nos resistores.
A (m²) R (Ω) R·A (Ω·m²)
Resistor 3
Resistor 4
Resistor 5
Calcule o valor da área de cada resistor e anote na tabela.
ATENÇÃO: Os valores dos diâmetros dos respectivos resistores podem ser encontrados na janela
de informações. Para visualizá-la, passe a seta do mouse sobre o resistor que deseja obter as
informações.
FASE II – A CORRENTE ELÉTRICA EM FUNÇÃO DA TENSÃO E
DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA EM UM FIO RESISTOR
POSICIONANDO PONTAS DE PROVAS NOS BORNES
Posicione a ponta de prova negativa domultímetro na posição “E4”.
Em seguida, posicione a ponta de prova positiva do multímetro na fonte de tensão, clicando com o
botão direito do mouse sobre o acoplamento da fonte de tensão e selecione a opção “Conectar
ponta positiva”.
Observe que a ponta de prova é posicionada na fonte de tensão.
Conecte a ponta de prova da fonte de tensão no painel Dias Blanco, clicando no borne “A4” e
selecione a opção “Conectar ponta do Switch”.
Observe que as pontas de prova posicionadas em “AE4”.
AJUSTANDO O MULTÍMETRO
Acesse a opção de câmera “Multímetro” para poder visualizar o multímetro mais detalhadamente.
Em seguida, ajuste o multímetro para a posição favorável à realização medições da corrente
elétrica, clicando sobre o botão de ajuste do multímetro e arrastando-o para a posição de medição
de corrente elétrica “20” indicada pela seta.
Em seguida, acesse a câmera “Bancada” para retornar a tela inicial do experimento.
AJUSTANDO FONTE DE TENSÃO
Ligue a fonte de tensão, clicando com o botão direito do mouse sobre a fonte de tensão e selecione
a opção “Ligar fonte”.
Observe que a tela de configuração da fonte de tensão aparece ao canto da tela.
Para aumentar o valor da tensão pressione, com o botão esquerdo do mouse, o botão da fonte e
arraste-o.
Varie a tensão, aproximadamente, de 0,5 em 0,5 até que seu valor chegue a 2,5.
Crie uma tabela semelhante a apresentada abaixo e anote os valores encontrados para os pontos
medidos no resistor 4.
V (V) I (A) V/i (V/A)
REPETINDO O EXPERIMENTO
Realize as medidas para os outros resistores restantes no painel Dias Blanco.
ATENÇÃO: Para posicionar as pontas de prova nos bornes dos resistores você pode utilizar a
opção de câmera “Vista superior” para melhor visualizar os bornes.
ANALISANDO OS RESULTADOS
Siga para a seção “Avaliação de Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo com o que foi
observado no experimento.
Pré Teste
1)
Qual a relação entre o comprimento e a resistência de um fio condutor elétrico?
A) Inversamente Proporcional;
B) Diretamente proporcional;
C) Não tem relação;
2)
Dois condutores elétricos, com resistências iguais a R1 e 2R1 respectivamente, são
energizados individualmente com uma tensão elétrica de mesmo valor V. Qual deles irá
conduzir maior corrente?
A) O condutor 1, porque possui menor resistência;
B) O condutor 2, porque possui maior resistência;
C) Os dois conduzirão correntes de mesmo valor.
3)
Qual a unidade de medida utilizada para mensurar a resistência elétrica dos materiais no SI?
A) Watt;
B) Ohm;
C) Volt.
4)
Qual das opções abaixo melhor exprime o conceito de resistividade:
A) É uma medida da oposição que um material oferece ao fluxo de corrente elétrica;
B) Grandeza física que mede a quantidade de trabalho realizado em determinado período;
C) Capacidade dos materiais de conduzirem ou transmitirem corrente elétrica.
5)
Qual dos componentes abaixo é caracterizado pela sua resistência elétrica?
A) Resistores;
B) Capacitores;
C) Indutores.
Experimento
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Pós Teste
1) Como devem ser posicionados os bornes do multímetro para a medição da resistência?
A) Em paralelo;
B) Em diagonal;
C) Em série.
2) Qual a função do multímetro no experimento que você realizou?
A) Medir a tensão e resistência nos terminais do painel de condutores;
B) Ligar o painel de condutores;
C) Medir comprimento dos fios.
3) Tem-se dois corpos C1 e C2. Ambos possuem o mesmo material e comprimento, mas a área
de seção transversal de C1 é maior que a de C2.
Com relação a resistividade destes materiais é correto afirmar que:
A) a resistividade de C1 é maior que a de C2;
B) a resistividade de C1 é menor que a de C2;
C) C1 e C2 possuem resistividades iguais.
4) Com base no experimento pode-se afirmar que:
A) a resistência é diretamente proporcional a área da seção transversal do fio;
B) a resistência é inversamente proporcional a área da seção transversal do fio;
C) a resistência não é influenciada pela área da seção transversal do fio.
5)
Porque não é possível realizar a medição de corrente elétrica no resistor 5 (cobre esmaltado) do
experimento?
A) A corrente resultante é maior que a suportada pelo fusível;
B) A tensão elétrica é muito alta;
C) A resistência do fio é muito alta, portanto, é impossível realizar a medição.
Atividade
Responda as questões da seção “Avaliação dos Resultados” do “Roteiro” e anexe aqui o seu
relatório.