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Resistividade Apresentação 1. OBJETIVO Este experimento investiga o efeito da temperatura sobre a resistência elétrica de determinados materiais condutores. No experimento você irá imergir um material condutor em um béquer contendo água. Um aquecedor elétrico também imerso no béquer irá aquecer a água, promovendo a variação na temperatura do condutor. Utilizando um multímetro e o medidor de temperatura, você deverá levantar a curva característica deste condutor, relacionando temperatura e resistividade do material. Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de: descrever o efeito da temperatura sobre a resistividade de certos materiais condutores de eletricidade; • construir e interpretar gráficos relacionando a variação da resistividade do material com a temperatura; • determinar o coeficiente de temperatura dos materiais.• 2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS? Em todo circuito elétrico parte da energia elétrica é dissipada em forma de calor, o que é conhecido como efeito Joule. Alguns circuitos podem também ser colocados para funcionar em diferentes temperaturas de trabalho. Nestes casos, a diferença na temperatura dos componentes do circuito pode alterar significativamente a resistividade dos materiais, e por consequência, afetar a resistência elétrica dos seus elementos. Diferentes resistências, por sua vez, afetam o valor da corrente elétrica provocando mudanças que podem afetar o comprometer o comportamento do circuito. Sendo assim, compreender como a resistência elétrica de certos materiais é afetada pela temperatura torna-se um diferencial para quem deseja trabalhar com projeto e análise de circuitos elétricos. 3. O EXPERIMENTO Para a realização desse experimento você irá dispor de componentes de circuito elétrico, multímetros digitais, béquer, aquecedor e termômetro. Os componentes de circuito serão imersos em água no interior do béquer e terão seus terminais ligados aos multímetros para a medição das suas resistências, conforme se varia a temperatura da água. Para variar a temperatura é utilizado o aquecedor, e a medição da temperatura é realizada com o termômetro. 4. SEGURANÇA A realização desse experimento envolve a utilização de equipamentos eletrônicos e de fonte de calor, logo, é necessário cuidado na manipulação dos itens para não danificar os equipamentos nem sofrer queimaduras ou choques elétricos. Além disso, todo cuidado deve ser tomado para se evitar choques elétricos. 5. CENÁRIO Você encontrará na bancada desse experimento dois componentes de circuito elétrico, dois multímetros digitais, béquer, aquecedor e termômetro. Componentes de circuito elétrico: Objetos que terão suas resistências elétricas medidas, como bobina e diodo. Multímetros digitais: Aparelhos destinados a medir a resistência elétrica dos componentes. Béquer: Recipiente onde serão imersos em água os componentes de circuito para a mudança de suas temperaturas. Aquecedor: Dispositivo para aquecer a água. Termômetro: Instrumento para verificação da temperatura. Sumário teórico RESISTIVIDADE A resistividade é uma propriedade física dos materiais que determina o quanto o este material se opõe à passagem de corrente elétrica. Já a resistência de um determinado corpo também se relaciona com a dificuldade de se estabelecer a corrente elétrica, mas depende não só do material que é constituído o corpo como também de suas dimensões. Para um condutor, a resistência e a resistividade estão relacionadas pela seguinte equação matemática: (1) Onde: R = Resistência do corpo a determinada temperatura; ρ = Resistividade do material à mesma temperatura; L = Comprimento do corpo; A = Área de sua seção transversal (ver Figura 1). Figura 1 - Fio de comprimento L e seção transversal A. Ao alterar a temperatura de um condutor, dois fenômenos acabam por provocar a mudança da resistividade do material que o compõe, e por consequência alterar a resistência do corpo. São eles: A maior agitação das moléculas acaba por dificultar ainda mais o estabelecimento de uma corrente elétrica, enquanto o aumento no número de elétrons livres por efeito do aquecimento acaba por favorecer a passagem de corrente elétrica. A depender do efeito predominante no material, a resistência do corpo pode aumentar, diminuir, ou não se alterar consideravelmente com a mudança de temperatura. Para pequenos intervalos de temperatura, pode-se considerar que a variação da resistividade do material em função da temperatura é aproximadamente linear. Então a variação da resistividade com a temperatura pode ser expressa pela equação: (2) Onde: Δρ = variação da resistividade (ρfinal – ρinicial); ρo = resistividade inicial (Nota: Muitas vezes utiliza-se para resistividade inicial um valor tabelado do material com temperatura inicial igual à temperatura ambiente); α = proporcionalidade entre a mudança da temperatura e a mudança da resistividade, conhecido como “coeficiente de temperatura”; ΔT = variação da temperatura (Tfinal – Tinicial). Como a resistência de um corpo varia linearmente com a sua resistividade, conforme visto na equação (1), podemos escrever também de modo bem semelhante à relação entre a resistência final e inicial do corpo como: (3) Onde: ΔR = Variação da resistência do objeto = (Rf – Ro), sejam Rf a resistência final após alterar a temperatura e Ro a resistência inicial; R0 = Resistência inicial; α = Coeficiente de temperatura; ΔT = Variação na temperatura. Roteiro INSTRUÇÕES GERAIS 1. Neste experimento, você irá aprimorar seus conhecimentos sobre aprimorar seus conhecimentos sobre o fenômeno da variação de resistividade a partir da variação de temperatura. 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 Se preferir, utilize os QR Codes abaixo para entrar em contato via WhatsApp ou ser direcionado para a Central de Suporte. Estamos aqui para ajudar! Conte conosco! https://www.mozilla.org/pt-BR/firefox/new/ https://suporte-virtual.algetec.com.br/ https://suporte-virtual.algetec.com.br/ https://suporte-virtual.algetec.com.br/ https://suporte-contato.algetec.com.br/ https://suporte-virtual.algetec.com.br/ DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO MATERIAIS NECESSÁRIOS Béquer;• Ebulidor;• Interruptor;• Multímetro;• Termômetro. • PROCEDIMENTOS CONHECENDO O LABORATÓRIO Avance a tela inicial. Visualize o circuito elétrico do sistema. Alterne entre as câmeras do laboratório observando a montagem e os equipamentos envolvidos. LIGANDO O SISTEMA https://suporte-contato.algetec.com.br/ https://suporte-virtual.algetec.com.br/ Verifique e registre a temperatura e resistência inicial do sistema, em seguida acione o interruptor do ebulidor. Acompanhe a variação da temperatura e da resistência do sistema pelo visor do termômetro e do multímetro, e registre os valores. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação dos Resultados” e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS Preencha a tabela abaixo de acordo com os valores coletados no experimento. 1. Medida Temperatura (°C) Resistência (mΩ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Com base nos valores coletados, elabore um gráfico que relacione os parâmetros envolvidos. Qual o comportamento apresentado pela resistividade do material quando este é submetido a uma variação de temperatura? 2. Caso o material fosse resfriado ao invés de ser aquecido, a resistividade sofreria variação? Explique. 3. Calcule o coeficiente de temperatura da resistividade do material utilizado no experimento. 4. TUTORIAL VIRTUALAB CONHECENDO O LABORATÓRIO Avance a tela inicial clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão “Começar”. Visualize o circuito elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão “Circuito”. Feche a aba do circuito clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão indicado. Alterne entre as câmeras do laboratório clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas. LIGANDO O SISTEMA Ligue o sistema clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o interruptor. Visualize a vista frontal clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Montagem” localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela. Observe a variação dos parâmetros nas telas dos equipamentos. AVALIANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “Avaliação dos Resultados” e responda de acordo com o que foi observado no experimento, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema. Pré Teste 1) Como a resistividade de um material se associa com a capacidade do mesmo de transmitir corrente elétrica? A) Quanto maior a resistividade menor a capacidade de transmitir corrente B) Quanto maior a resistividade maior também a capacidade de transmitir corrente. C) As duas coisas não se relacionam. 2) Qual a diferença entre os conceitos de resistência e resistividade? A) A resistividade é uma propriedade intrínseca ao material, enquanto a resistência depende das dimensões do corpo; B) Não há diferença, os dois termos se referem à mesma grandeza física; C) A resistividade é para materiais isolantes e a resistência para materiais condutores. 3) O que representa o coeficiente de temperatura α? A) Um valor fixo para a resistência independente da temperatura; B) Um valor que relaciona a mudança da resistividade de um material e da resistência de um elemento com a mudança de temperatura sofrida; C) A variação da temperatura de um sistema. 4) Para substâncias metálicas puras, em regra, como a temperatura influencia na resistividade? A) A temperatura não altera a resistividade; B) O aumento de temperatura diminui a resistividade; C) O aumento de temperatura aumenta a resistividade. 5) Como uma mudança na resistência de um elemento por efeito de temperatura pode afetar um circuito elétrico? A) Alterando por consequência a corrente elétrica que passa nesse circuito; B) Interrompendo completamente a passagem de corrente elétrica no circuito; C) O circuito não é afetado pois a corrente elétrica continua necessariamente a mesma. Experimento Acesse o laboratório: Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Pós Teste 1) Qual a função desempenhada pelo multímetro no experimento realizado? A) Medir a corrente elétrica do esquema montado; B) Medir a resistência elétrica dos elementos nos circuitos montados; C) Medir a tensão entre os terminais dos elementos utilizados. 2) Qual dos gráficos a seguir representa melhor o efeito de variação de resistividade para pequenos intervalos de variação de temperatura em metais como o cobre? (O eixo Y representa a variação de resistividade “Δρ” enquanto o eixo X a variação de temperatura “ΔT”). A) B) C) 3) Em um gráfico de Resistência x Temperatura, do que depende a inclinação (coeficiente angular) da reta? A) Depende da pressão ambiente e do volume do béquer; B) Depende do coeficiente de temperatura “α” e da resistência inicial “R0”; C) Depende unicamente do medidor (multímetro) utilizado. 4) A que poderíamos atribuir um coeficiente de temperatura negativo? A) Uma diminuição na resistência conforme se aumenta a temperatura; B) Um aumento na resistência conforte se aumenta a temperatura; C) Podemos atribuir a uma montagem experimental equivocada ou possível erro de cálculos. 5) Qual a variação de resistência ΔR num condutor de resistência inicial 100 ohms, coeficiente de temperatura 0,005 °C-1 e que foi levado de 20°C para uma temperatura de 50°C? A) ΔR = 30Ω; B) ΔR = 5Ω; C) ΔR = 15Ω. Atividade Responda as questões da seção “Avaliação dos Resultados” do “Roteiro” e anexe aqui o seu relatório.