Estudo dos efeitos das associações entre resistores
Augusto
Muniz, Rodrigo P. Oliveira, Gabriel
Gomes, Eduardo M. da Costa, Pedro Iran, Derek Moura
Colégio Bahiense, Unidade Jacarépagua, Turma M21
(19 de Outubro de 2017)
Neste estudo de resistores nós utilizamos um
amperímetro para medir a diferença de corrente elétrica entre dois circuitos
com a mesma quantidade de resistores de 1Ω. Após medir a voltagem que nossas
duas baterias que alimentavam o circuito, comprovamos que os resistores
conectados em série resultaram em uma resistência equivalente superior ao
circuito onde estavam arranjados em paralelo. Utilzando as equações ôhmicas
chegamos à 96% de aproximação ao resultado teórico.
Abstrato
Um resistor é um elementro eletrônico que introduz
resistência à o sistema. O único material no qual ao passar uma corrente não
possui resistência são os chamados supercondutores, com essa exceção, todos
componentes eletrônicos podem ser considerados resistores acidentais. Porém,
quando falando de resistores é implicado que se fala sobre componentes que
foram criados com o intuito de gerar uma resistência em específica.
O comportamento de um resistor ideal é descrito pela
Lei de Ohm, que estabelece que a corrente por um condutor entre dois pontos é
diretamente proporcional à voltagem entre os dois pontos. A proporcionalidade
entre a voltagem e corrente é determinada pela resistência do sistema. Uma
consequência da resistência em um circuito é o efeito Joule. Quando um condutor
possui uma diferença de potencial o responsável pela aceleração de elétrons é o
campo elétrico. Contudo, durante o caminho alguns elétrons são refletidos por
uma colisão com um átomo do condutor. Após a colisão, o elétron ganha
velocidade em uma direção aleatória e acaba utilizando mais da energia
potencial do campo elétrico do que seria necessário para chegar no outro lado
sem colisões. A energia do campo elétrico que foi gasta pela colisão é
transformada em energia térmica do condutor.
Materiais
Os circuitos elétricos usados para este experimento
possuem apenas resistores de 1Ω. Os dois circuitos são alimentados por duas
baterias de 1.5v em série, resultando em uma voltagem de 3v. Os componentes
foram fixados na placa de circuito pelo processo de soldagem, no qual utilizou-se
uma liga metálica de baixo ponto de fusão e um ferro de solda.
Ambos circuitos necessitam que o amperímetro esteja
conectado ao sistema para que funcionem.
Procedimento
Experimental
Ao colocar as pilhas de 1.5 volts em seus
compartimentos e conectar o amperímetro ao circuito onde os resistores estão em
paralelos detectou-se uma corrente de aproximadamente 1.9 A. Logos após,
usou-se o voltímetro para detectar a voltagem do circuito, que era por volta de
2.78 volts. Fazendo o mesmo procedimento no circuito onde os resistores estão
organizados em séria, a corrente medida foi, desta vez, de 0.64 A. A voltagem
no entanto continuou a mesma. Ambos circuitos utilizaram as mesmas pilhas.
Conclusão
Utilizando a Lei de Ohm é possível calcular a
resistência equivalente do sistema. O nosso circuito em paralelo, teoricamente,
teria uma resistência total de 0.333Ω, porém a resistência experimental
calculada foi de 1.635Ω. Enquanto isso a resistência teórica do nosso circuito
de resistores em série era de 3Ω e a resistência experimental foi de 4.343Ω. A
variação entre a resistência experimental e teórica é de 1.302Ω para o primeiro
circuito e 1.343Ω para o segundo. A semelhança entre essas variações do teórico
é uma evidência de que a suas causas são as mesmas. Essa causa seria a
resistência de todos componentes externos e internos dos dois circuitos que não
são parte dos resistores sendo analisados. Por essa razão, diminuindo-se a
média entre as duas variações entre o experimental e teórico dos resultados de
resistência do experimento teórico é possível chegar na real resistência dos
resistores experimentais.
Assumindo essa conclusão, o valor da resistência
equivalente do circuito de resistores paralelos foi medido experimentalmente
como de 0.312Ω. O circuito em série, por sua vez, possui uma resistência
experimental de 3.02Ω. Com isso, calcula-se uma precisão de 96% para as
equações da lei de ohm e de associação de resistores.
commentary 30/10/2017 : (Error bar wasn't done correctly)
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Referências
bibliográficas
