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Apostila - Resistores Não Ohmicos - UFC

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Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório da Prática: 7 
RESISTÊNCIAS NÃO-ÔHMICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNA: Iana Evane Mota Batista 
CURSO: Bacharelado em Química 
DISCIPLINA: Física Experimental 
MATRICULA: 176125 
TURMA: B 
PROFESSOR: Giovanni Cordeiro Barroso 
 
 
Junho – 2011 
 
 
I – Introdução 
 Os resistores que obedecem à equação mostrada na Figura 1 são denominados 
resistores ôhmicos. Para estes resistores a corrente elétrica ( i ) que os percorrem é 
diretamente proporcional à voltagem ou ddp (V) aplicada. Consequentemente o 
gráfico V versus i é uma linha reta, cuja inclinação é igual o valor da resistência elétrica 
do material, como mostra o gráfico abaixo, 
 
Fig. 1 - Resistores ôhmicos obedecem à lei de Ohm 
Observa-se, em uma grande família de condutores que, alterando-se a ddp (V) nas 
extremidades destes materiais altera-se a intensidade da corrente elétrica i, mas a 
duas grandezas não variam proporcionalmente, isto é, o gráfico de V versus i não é 
uma reta e, portanto eles não obedecem à lei de Ohm. Estes resistores são 
denominados de resistores não ôhmicos. 
 
Fig.2 - Resistores não ôhmicos não obedecem à lei de Ohm 
 
 
 
 
 
 
 
II – Objetivos 
 
- Verificar experimentalmente o comportamento de componentes não-ôhmicos; 
- Levantar e utilizar curvas características, para obter dados de elementos de um 
circuito; 
- Determinar o ponto de trabalho de um circuito através da reta de carga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III – Material 
- Fonte de tensão alternada variável: (0 – 240) Vac (Variac); 
- Duas lâmpadas, de 25-Watts e 60-Watts, respectivamente; 
- Resistor de 100- Ω, 20-Watts; 
- Multímetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IV – Procedimento Experimental 
Pré-Laboratório 
 
Sejam dois resistores em série, um ôhmico ( R ) e outro não-ôhmico, (R N), alimentados 
por uma fonte de tensão, conforme o circuito apresentado na Figura 7.3 a) Usando os 
valores apresentados na Figura 7.3(a) e a característica de transferência (gráfico de V 
versus I) do resistor não-ôhmico apresentada na Figura 7.3 (b), determine a tensão e a 
corrente em cada componente do circuito. 
 
 
V(Volt) 
I(mA) Figura 7.3 b) 
 
 
 
 
Figura 7.3 a) 
 
E = VR + VRN ; logo: 
 
VR – R.I 
VRN = E – (R.I) 
 
Se VRN = 0  i = E/R, 
logo i = 0,01/1000 = 10mA (no primeiro ponto) 
 
Quando i = 0  VRN = E = 10 V ( no segundo ponto) 
 
No Ponto Q 
 
 
 
I = 7mA 
VRN = E – (R.I)  VRN = 10 – (1000. 0,007) = 3V 
Logo, E = VR + VRN  10 = VR + 3 
VR = 7V 
 
 
Procedimento experimental e Discussão 
 
1 - Mediu-se o valor da resistência do Rnom 100Ω. 
Discussão: Foi verificado que o valor da resistência medida é de 79,6Ω. 
 
2 – Montou-se o circuito como apresentado na Figura 7.4. 
 
3 – Aplicou-se na lâmpada Li (25W) as tensões indicadas na Tabela 7.1. Mediu-se os 
valores correspondentes de tensão (VR), nos terminais no resistor R. 
R sendo um resistor ôhmico, e sabendo-se VR, é possível determinar a corrente do 
circuito. 
 
4 – Para variar VL, variou-se a tensão de saída Variac. Anotou-se os resultados para o 
valor da tensão VL a partir da qual a lâmpada começa a incandescer (Vinc). 
 
Tabela 7.1 – Resultados para a lâmpada L1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para calcular o valor para a corrente, utilizou-se a fórmula: I =(VR X 1000)/R 
VR  valor da tensão em R. 
I(mA) 
L1 (25W, 240V) 
VL VR I 
V L (min) 0 0 
5 1,7 21,4 
10 2,6 32,7 
15 3,0 37,7 
V inc = 28,4 3,7 46,5 
30 3,7 46,5 
50 4,4 55,3 
70 5,1 64,1 
90 5,6 70,4 
120 6,5 81,7 
150 7,2 90,4 
180 7,9 99,2 
210 8,6 108,0 
VL (máx) = 240 9,1 114,3 
 
 
Rmed = 79,6 Ω. 
A incandescência ocorre quando a tensão atinge 28,4V. Para VL (máx) = 240V, corrente 
114,3mA. Utilizou-se a escala de 200V para medição da tensão na lâmpada, em 
seguida utilizou-se a escala de 700 para medição da tensão 210. 
Tabela 7.2 – Resultados para a lâmpada L2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para calcular o valor para a corrente, utilizou-se a fórmula: I = (VR X 1000)/R 
VR  valor da tensão em R. 
I(mA) 
Rmed = 79,6 Ω. 
O valor da incandescência obtido foi de V inc = 22,2, VL (máx) = 233, com corrente de 
241,2mA. 
6 – Associou-se L1 e L2, em a paralelo, ligando-se o circuito à saída do transformador, 
sem o resistor R, conforme apresentado na Figura 7.5. Ligou-se o transformador 
ajustando o cursor de modo a obter aproximadamente 100V na saída. Comparou-se a 
luminosidade de L1 e L2. 
L2 (60W, 240V) 
VL VR I 
V L (min) 0 0 
5 3,7 46,5 
10 5,1 64,1 
15 5,8 72,9 
V inc = 22,2 6,6 82,9 
30 7,3 91,7 
50 9,0 113,1 
70 10,5 131,9 
90 11,8 148,2 
120 13,6 170,9 
150 15,3 192,2 
180 16,8 211,0 
210 18,2 228,6 
VL (máx) = 233 19,2 241,2 
 
 
 
Figura 7.5 – L1 e L2 em paralelo. 
Aplicando-se a tensão de 100V, a lâmpada de 60W mostrou uma maior luminosidade. 
L2, desviou maior corrente em virtude de uma maior potência. De acordo com a 
fórmula P = I.V, a potência é diretamente proporcional à corrente, sob uma tensão 
constante. 
7 – Associou-se L1 e L2 em série, conforme a Figura 7.6, comparando-se a 
luminosidade. 
 
Figura 7.6 – L1 e L2 em série. 
A lâmpada L1 apresentou maior luminosidade pois L1 tem potência menor, logo ao ser 
ligada em série com L2, de potência maior. A ligação em série, limita a corrente no 
circuito, a um valor suficiente para incandescê-la, logo em L2, percorre a mesma 
corrente. 
QUESTIONÁRIO 
1 – Qual a finalidade de R no circuito da figura 1? 
Como R é um resistor ôhmico, ao medir a voltagem, verifica-se a corrente, pois possui 
resistência fixa. O tipo de ligação é em série, logo a corrente que passa na lâmpada, é a 
mesma que passa na resistência R. 
2 – Pode a tensão de saída do Variac ser maior que sua tensão de entrada (220V)? 
Pode, pois O Variac é o transformador. A voltagem da saída depende do número de 
espiras que está presente no interior. 
3 – Levante as curvas características de cada lâmpada. Assinale no gráfico as tensões 
para as quais o filamento começa a incandescer. Construa as duas curvas no mesmo 
par de eixos. 
 
 
 
4 – As resistências seguem à Lei de Ohm? 
Não. De acordo com o gráfico, observa-se a não linearidade, porém para qualquer 
ponto da curva, é válida a expressão V = R.I, porém obtém-se valores diferentes para 
cada ponto da curva. 
5 – Antes e depois do ponto de incandescência, qual o comportamento de cada 
gráfico? 
Até o ponto de incandescência, o comportamento mostra-se linear. Após o ponto de 
incandescência, mudança na corrente, e o comportamento passa a não ser mais linear. 
6 – Calcule pelos gráficos obtidos, as resistências de L1 e L2, quando ambas são 
submetidas a uma tensão de 100V, e depois a uma tensão de 200V. 
As correntes que são graficamente correspondidas são 72,6mA, e 182,2mA, 
respectivamente. Usando a relação V = R.I, R1 e R2 são 1377,4 Ω e 548,8 Ω. Na tensão 
de 200V, são 104,8 e 228,8mA respectivamente. Aplicando V = R.I, tem-se 1910,2 Ω, e 
772,8 Ω. 
Para L1: 
V = R.I  R = 100/0,0726 = 1377,4mA 
V = R.I  R = 200/0,1048 = 1908,4mA 
Para L2: 
V = R.I  R = 100/0,1822 = 548,8mA 
V = R.I  R = 200/0,2228 = 897,7mA 
0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150
I (mA)
V
 (
V
o
lt
s
)
V inc  
V inc 
 
 
7 – Considere que a fonte da Figura 5.1 está regulada em 240V. Trace a reta de carga 
no gráfico da questão 3 e determine o ponto de trabalho da Lâmpada L1. Verifique se 
os valores obtidos para i e V sobre a lâmpada são compatíveis com os valores 
experimentais. 
Para L1, o ponto de trabalho Q, é a intersecção do ponto da resistência para com a 
curva L1. 
E = VR + VRN ; 
 
VRN = E – (R.I) 
I = E/R  I = 240/100 = 2400mA. (primeiro ponto) 
I = 0  VRN = E  VRN = 240V (segundo ponto) 
Ponto Q: I = 110mA. 
VRN = E – (RI)  VRN = 240 – (100X0,11)= 229V. 
VR = 11V. 
8 – Usando os gráficos da questão 3, calcule as correntes em cada uma das lâmpadas 
caso as mesmas sejam ligadas em paralelo a 110V. 
O gráfico mostra que pode-se determinar o valor da corrente, traçando-se uma linha 
horizontal, em 110V, observado o ponto em que ela intercepta as curvas das 
lâmpadas. L1 = 78,2mA e L2 = 161,7mA. 
9 – Como você explica o fato de i depender de V não-linearmente. 
Para resistências não-ôhmicas, não há linearidade. Logo para cada diferença de 
potencial, há resistência diferente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
VI – Conclusão 
Verificou-se através do gráfico, e experimentalmente, o comportamento de resistores 
não-ôhmicos. Com o aumento da tensão, para ambas as curvas, observou-se 
atenuação da corrente, como o aumento da tensão. Conclui-se portando que a 
lâmpada que ocorre incandescência, trata-se de um resistor não-ôhmico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VII - Bibliografia 
 
1. Sears e Zemansky - Física - Eletricidade, Magnetismo e Tópicos de Física 
Moderna – Volume 3 – 2ª Edição - Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 
1990. 
 
2. Manual: Roteiros de Práticas de Eletricidade e Magnetismo – Para a Disciplina 
de Física Experimental I – Prof: Nildo Loiola Dias e Giovanni Cordeiro Barroso – 
2011.

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