A 1a Lei de Ohm Introdução - edutec.unesp.br lei de... · A 1a Lei de Ohm Introdução: A 1a Lei...

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  • A 1a Lei de Ohm

    Introduo:

    A 1a Lei de Ohm trata da relao entre trs grandezas eltricas:

    1. A corrente eltrica:

    Unidade: Ampre Smbolo: A Representao: i ou I

    2. A tenso eltrica ou diferena de potencial (d.d.p)

    Unidade: Volt

    Smbolo: V

    Representao: U ou V

    3. A resistncia eltrica

    Unidade: Ohm

    Smbolo:

    Representao: R

    A relao entre essas grandezas foi descoberta por George Simon Ohm (1787

    1854) em 1827 e recebeu seu nome (Lei de Ohm), assim como a unidade de resistncia

    eltrica (ohm).

    Ohm comprovou atravs de seus experimentos que aplicando uma tenso (V)

    nas extremidades de um condutor, e mantendo constante a temperatura do mesmo,

    nota-se que a tenso (V) ser proporcional a corrente (I) que circula por esse resistor,

    assim para diferentes tenses aplicadas a esse condutor teremos a relao:

    Relao entre tenso e corrente num mesmo circuito eltrico

    Fonte: KELLY, Mark. Physics Lab: Ohms Law using a PhET Simulation, Physics with Computers, Northeastern State

    University NSU - Chaparral High School, 2008.

    Ohm chamou essa constante de proporcionalidade entre a tenso (V) e a

    corrente eltrica e (I) de resistncia eltrica do condutor, representando-a pela letra

    R e chamando-a de ohm simbolizada pela letra grega .

  • Passando tudo em funo da tenso (V), a 1 Lei de Ohm escrita

    matematicamente fica do seguinte modo:

    Portanto, se conhecermos os valores de duas variveis desta equao

    podemos calcular a terceira:

    Fonte: CHINAGLIA, Dante, Luis . Apostila Laboratrio de Fsica Experimental, Departamento de Fsica, IGCE, Unesp, Rio Claro 2015, pp 34-39

    Para facilitar o estudo mostramos abaixo uma representao grfica desta lei, o

    tringulo da lei de Ohm:

    Fonte: www.labdeletronica.com.br

    Na poca em que Ohm realizou seus experimentos ele utilizou condutores

    eltricos de diferentes materiais como o cobre, o ferro, o alumnio, a prata, para chegar

    a seus resultados. No nosso experimento iremos utilizar resistores que so

    dispositivos de circuitos eltricos que possuem resistncia passagem da corrente

    eltrica por ele. Para saber mais sobre resistores e como so utilizados acesse:

    http://www.infoescola.com/fisica/resistores/

    Os resistores que obedecem a essa lei so chamados de resistores hmicos.

    http://www.labdeletronica.com.br/http://www.infoescola.com/fisica/resistores/

  • Experimento:

    Objetivos:

    Parte 1 - Determinar a relao entre a diferena de potencial (tenso), a

    corrente eltrica e a resistncia eltrica em um circuito simples.

    Parte 2 Verificar a 1 Lei de Ohm, construindo e analisando o grfico da tenso eltrica contra a corrente eltrica (VxI)

    Neste experimento vamos simular um circuito eltrico simples mostrado na

    figura baixo:

    Materiais Utilizados: Computador com conexo internet

    Uma calculadora simples

    PhET Simulao - Lei Ohms

    Logger Lite este software gratuito, criado pela empresa Vernier e deve ser

    baixado e instalado em seu computador Endereo:

    http://www.vernier.com/products/software/logger-lite/#download

    Tabela para a anotao dos dados - nome do arquivo: tabela_lei_de_ohm.gmbl

    OBSERVAO: Este arquivo uma tabela que pode ser lida pelo programa

    Logger Lite e dever ser preenchida com os dados extrados da simulao.

    Pode ser baixado no link:

    https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0

    Acertos iniciais para a realizao do experimento: 1. Baixe e instale o programa Logger Lite

    https://www.dropbox.com/s/l5i3gcitybpd5ep/LoggerLite18Installer.exe?dl=0

    2. Baixe e abra dando um duplo click no arquivo tabela_lei_de_ohm.gmbl. Se o

    programa Logger Lite j estiver instalado ela abrir sem problemas.

    http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt.htmlhttp://www.vernier.com/http://www.vernier.com/products/software/logger-lite/#downloadhttps://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0http://www.vernier.com/products/software/logger-lite/#downloadhttps://www.dropbox.com/s/l5i3gcitybpd5ep/LoggerLite18Installer.exe?dl=0https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0

  • https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0

    3. Em seu navegador de internet abra o simulador da Lei de Ohm no endereo:

    http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt.html

    Experimento Parte 1:

    Determinar a relao entre a diferena de potencial (tenso eltrica), a corrente

    eltrica e a resistncia eltrica em um circuito simples.

    Na tela do Simulador da Lei de Ohm:

    (http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt.html

    Simulador online PHET - Lei de Ohm

    Fonte: http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt.html

    Deixe o controle deslizante da resistncia fixado em seu valor padro (550 ),

    mova o controle deslizante da tenso (V). Observe o que acontece com o valor da

    corrente (I) e responda as questes:

    - Se eu aumentar a tenso o que acontece com a corrente eltrica? Resp: o valor da corrente eltrica aumenta

    - E se eu diminuir a tenso o que acontece com a corrente eltrica:

    Resp: o valor da corrente eltrica diminui

    - Mantendo o valor da resistncia em 550 , acerte o valor da tenso para 3 V. Anote o valor da corrente. Resp: 5,5 mA - Agora mantendo o mesmo valor de resistncia (550 ), duplique o valor da tenso (6

    V). Anote o novo valor da corrente eltrica. O que aconteceu quando dupliquei o valor

    da tenso?

    https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt.html

  • Resp: 10,9 mA. A corrente praticamente duplicou de valor tambm.

    - Qual a relao que existe entre a corrente eltrica e a tenso eltrica?

    Resp: Quando aumento o valor da tenso eltrica do circuito o valor da corrente

    eltrica que circula no mesmo aumenta tambm. Ao dobrar a tenso a corrente dobra.

    Ento podemos dizer que a corrente eltrica diretamente proporcional tenso

    eltrica aplicada ao circuito.

    - Agora deixe a tenso eltrica fixada em 6 V e aumente o valor da resistncia eltrica.

    O que acontece com a corrente eltrica quando eu aumento a resistncia?

    Resp: A corrente diminui.

    - E quando eu diminuo a resistncia de meu circuito, o que acontece com a corrente

    eltrica que circula no mesmo?

    Resp: A corrente aumenta.

    Qual a relao entre a corrente eltrica e a resistncia eltrica num circuito quando

    mantemos a tenso do mesmo constante?

    Resp: A corrente eltrica inversamente proporcional a resistncia eltrica

  • Experimento Parte 2:

    Verificar a 1 Lei de Ohm, construindo e analisando o grfico da tenso eltrica

    contra a corrente eltrica (VxI)

    Agora abra o arquivo tabela_lei_de_ohm.gmbl. A tela do programa ficar

    assim:

    Volte tela do simulador da Lei de Ohm, fixe a resistncia eltrica aproximadamente em 300 e coloque o valor da tenso em 1,5 V. Observe que a corrente que aparece no simulador est em miliamperes (mA), mas nas tabelas 1 e 2 os valores das correntes obtidas devem estar em amperes (A). Para converter mA em A multiplique o valor da corrente obtida no simulador por 10-3 (0,001). Por exemplo, para a resistncia de 300 e a tenso de 1,5 V a corrente que ser mostrada no simulador ser de 5 mA. Para transformar essa corrente em amperes (A) faa 5 multiplicado por 0,001 = 0,005 A. Esse valor que deve ser anotado na planilha.

    Abaixo apresentamos uma tabela com os mltiplos e submltiplos da corrente,

    tenso e resistncia eltrica:

    Tabela com os mltiplos e submltiplos da corrente, tenso e resistncia eltrica

    Fonte: CHINAGLIA, Dante, Luis . Apostila Laboratrio de Fsica Experimental, Departamento de Fsica,

    IGCE, Unesp, Rio Claro 2015, pp 34-39

    https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0

  • Note que quando voc inserir o valor da corrente eltrica na planilha vai

    aparecer o ponto na janela grfica do programa Logger Lite. Repita o processo,

    deixando o valor da resistncia fixado em 300 e variando as tenses em 3 V, 4,5 V,

    6 V, 7,5 V e 9 V. No esquea de converter os valores de mA para A. Anote as

    respectivas correntes para esses valores na tabela 1. Note que voc vai ter em sua

    tela grfica o conjunto de dados da tabela 1.

    Fonte: Tabela tabela_lei_de_ohm.gmbl - Programa Logger Lite V18

    Mude o valor da resistncia para aproximadamente 600 e repita os valores

    das tenses, fazendo a converso de mA para A e anotando suas respetivas correntes

    na tabela 2. Aps o preenchimento das tabelas 1 e 2, voc deve obter na janela

    grfica o seguinte resultado:

  • Com o conjunto de pontos construdos, vamos fazer uma regresso linear com

    os pontos obtidos no experimento (Linear Fit). Clique na ferramenta Analyse na barra

    menu superior do programa Logger Lite e escolha a opo Linear Fit, como

    mostrado na figura abaixo.

    Ferramenta "Analyse" do menu do programa Logger Litte

    Fonte: Logger Lite v 18

    Na janela que vai abrir escolha qual tabela voc quer utilizar para fazer o linear

    fit, no caso escolha as duas tabelas e de ok:

    Selecionando as tabelas que sero usadas para fazer a regresso linear

    Fonte: Tela do programa Logger Lite

    Anlise grfica da regresso linear (linear fit) dos pontos

    obtidos do experimento e concluso.

    Abaixo a figura do grfico da regresso linear (linear fit) feita pelo programa

    Logger Lite:

  • Note que a ferramenta linear fit do programa Logger Lite aproxima os pontos

    por uma reta e exibe os valores para cada funo. Note tambm que a funo que ele

    usa para fazer isso uma funo do primeiro grau ou equao da reta que do tipo

    y=ax+b. No nosso caso o programa exibir a equao V=ml+b, onde V o valor da

    tenso, m o coeficiente de inclinao da reta, l o valor da corrente e b uma

    constante. Como a reta passa pela origem, (passa pelo ponto 0,0), ento o valor de b

    zero.

    Tambm podemos notar que a inclinao da reta (m) o prprio valor da

    resistncia que utilizamos no experimento por consequncia o valor da resistncia

    pode ser calculado pela equao:

    Por fim a equao da reta ento ser V = R.I, exatamente como Ohm

    comprovou em seus experimentos. A tenso eltrica ou d.d.p. (V) aplicada um

    circuito eltrico diretamente proporcional ao produto da resistncia pela

    corrente eltrica que circula no mesmo, ou:

    Nota:

    Este experimento foi adaptado da Disciplina Laboratrio de Fsica II

    Eletricidade e ptica Curso de Graduao em Fsica ministrada pelo Prof. Dr.

    Dante Lus Chinaglia Departamento Fsica IGCE UNESP de Rio Claro.

    Material de apoio:

    Vdeos:

    - Georg Simon Ohm e a Resistncia Eltrica https://www.youtube.com/watch?v=5WtcgvxBpx4

    - 1a Lei de Ohm

    https://www.youtube.com/watch?v=jEl0OjDwWO4

    https://www.youtube.com/watch?v=5WtcgvxBpx4https://www.youtube.com/watch?v=jEl0OjDwWO4

  • Sites para consulta:

    Biografia - George Simon Ohm - http://www.brasilescola.com/fisica/georg-simon-

    ohm.htm - ltimo acesso em 28/07/2015

    Lei de Ohm - http://www.infoescola.com/fisica/leis-de-ohm - ltimo acesso em

    28/07/2015

    Tringulo da Lei de Ohm: http://labdeeletronica.com.br/triangulo-de-ohm - ltimo

    acesso em 01/08/2015

    Resistores: http://www.infoescola.com/fisica/resistores/ - ltimo acesso em 01/08/2015

    Laboratrio de Eletrnica: www.labdeletronica.com.br - ltimo acesso em 01/08/2015

    Simulador PHET online

    https://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt_BR.html

    Software: Logger Lite

    Esse programa deve ser baixado e instalado no computador do aluno. gratuito:

    http://www.vernier.com/products/software/logger-lite/#download

    Nome do arquivo de instalao: LoggerLite18Installer.exe

    Arquivo para a anotao e modelagem dos dados:

    tabela_lei_de_ohm.gmbl

    https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0

    Bibliografia:

    CHINAGLIA, Dante, Luis . Apostila Laboratrio de Fsica Experimental,

    Departamento de Fsica, IGCE, Unesp, Rio Claro 2015, pp 34-39

    HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Fsica 3, volume 2, 5 Ed. Rio

    de Janeiro: LTC, 2004. 384 p.

    BISQUOLO, Paulo Augusto. Resistncia eltrica, resistividade e leis de Ohm.

    Disponvel em: (http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u46.jhtm) acessado em

    23/01/2010.

    KELLY, Mark. Physics Lab: Ohms Law using a PhET Simulation, Physics with

    Computers, Northeastern State University NSU - Chaparral High School, 2008.

    http://www.brasilescola.com/fisica/georg-simon-ohm.htmfile:///E:/desenvolvimento%20curso%20web/-%20http:/www.brasilescola.com/fisica/georg-simon-ohm.htmfile:///E:/desenvolvimento%20curso%20web/-%20http:/www.brasilescola.com/fisica/georg-simon-ohm.htmhttp://www.infoescola.com/fisica/leis-de-ohmhttp://www.infoescola.com/fisica/leis-de-ohmhttp://labdeeletronica.com.br/triangulo-de-ohm/http://www.labdeletronica.com.br/https://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt_BR.htmlhttp://www.vernier.com/products/software/logger-lite/#downloadhttps://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0https://www.dropbox.com/s/u0a799e5pgk3pfm/tabela_lei_de_ohm.gmbl?dl=0file:///E:/desenvolvimento%20curso%20web/(http:/educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u46.jhtmhttps://www.nsuok.edu/