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Universidade Federal do Oeste da Bahia
Centro das Ciências Exatas e das Tecnologias
Física Geral e Experimental III Professor Edward Ferraz de Almeida Junior Alunos: Dilson de Araujo Andrade Ítalo Anderson Rodrigues Martins
Relatório da Experiência 2 - Circuitos elétricos: Associação de
resistores em série e em paralelo
Introdução
Em um circuito elétrico uma série de dispositivos condutores de corrente elétrica estão conectados por uma corrente elétrica que é associada a uma diferença de potencial. Dentre os muito dispositivos que podem compor um circuito elétrico,como por exemplo capacitores, diodos, LEDs, CIs, dentre muitos outros, as resistências elétricas são dispositivos de grande destaque e importância.
Resistências elétricas são dispositivos como mostrados nas imagens a baixo e têm a função reduzir e limitar a corrente elétrica que passa por um determinado trecho de circuito e consequentemente aumentar a diferença de potencial neste mesmo trecho.
Este dispositivo é representado pela letra R e no SI (Sistema Internacional de Medidas), o valor de resistência é dado em ohm, simbolizado pela letra grega Ω e em plantas de circuitos ele é representado pelo símbolo ou.
Resistores podem estar dispostos em um circuito de duas maneiras referentes à associação, sendo elas em paralelo e em serie. As figuras abaixo exemplificam bem as duas situações.
Figura 1. Figura esquemática de um resistor. Figura 2. Foto de circuito com resistores.
Na figura 3 é apresentado o uma associação de resistores em série. Para este tipo de associação é importante observar que para as resistências R 1 e R 2 a corrente elétrica é a mesma e diferença de potencial é diferente. A justificativa para a diferença de potencial ser diferente para os resistores é justificada pela lei ohm ( ).
Pode-se entender a associação de resistores da seguinte forma:
Sabendo que a corrente elétrica é constante temos:
Logo a resistência equivalente em um resistor em série é:
Generalizando para um caso com n resistores tomos:
Os resistores ôhmicos além de obedecerem a lei de ohm
Obedecem a lei de Joule, que descreve a potencia que é dissipada de forma térmica. Esta potencia é descrita pela formula:
A unidade de medida para a potencia é Watts.
Figura 3. Associação de resistores em série. Figura 4. Associação de resistores em paralelo.
2.2.2. Experimento B:
1 – Foi conectado uma fonte de tenção de 6V a uma placa de ensaio de circuitos elétricos.
2 – Foi montado um circuito como o mostrado na figura 6, onde LA = 6V/250mA e LB e LC = 6V/2W. 3 – Foi usado um multímetro ajustado para medir corrente elétrica usando a escala de 10A e foi medido a corrente do circuito colocado nos pontos 5 e 6. 4 – O amperímetro foi retirado e a conexão foi substituída por um condutor. 5 – Foi medido e anotado a corrente elétrica entre as lâmpadas LA e LB, e em seguida foi medido e anotado a corrente elétrica entre as lâmpadas LB e LC. 6 – A função do multímetro foi mudada para medir a tenção do circuito. 7 – Foi medido a tenção em cada lâmpada. 8 – Foi medido a tenção entre a lâmpada LA e LC. 9 – Uma lâmpada foi retirada do circuito.
2.2.3 – Experimento C:
1- Foram separados dois resistores, de resistências 120Ω e 1KΩ. 2 – Usando uma fonte de tenção de 6V, um multímetro na função de amperímetro e uma placa de ensaio de circuitos elétricos, além das resistências citadas no item 1, foi montado um circuito como o da imagem ao lado. 3 – Foi medido e anotado o valor das correntes elétricas nos trechos cd, ef e A. 4 – As resistências foram substituídas por lâmpadas de 6V/2W, e sobre este novo circuito foram feiras as mesmas medidas de descritas nos item 2 e 3 deste tópico.
2.2.4 – Experimento D:
1- Separou-se 3 lâmpadas, sendo 2 de 6V/2W e uma de 6V/250mA; 2- Uma fonte de 6V foi conectada a uma placa de ensaio de circuitos elétricos; 3- As lâmpadas foram conectadas de forma a estarem em paralelo, com mostra a imagem ao lado; 4- O multímetro foi ajustado para medir a amperagem em escala 10A; 5- Foi medida a intensidade de corrente elétrica no ponto mostrado na imagem; 6- Foi medida a corrente elétrica em cada lâmpada;
Figura 6. Experimento B. Associação de lâmpadas em série.
Figura 7. Esquema do experimento C. Associação de resistores em paralelo.
Figura 8. Experimento D. Associação de lâmpadas em paralelo.
7- Em cada lâmpada foi medido e anotado a tensão em cada lâmpada; 8- Foi medida a tensão entre as lâmpadas LA e LC; 9- Uma lâmpada foi retirada do soquete e observada o ocorrido.
4 – Resultado
Experimento (A) Usando resistores Teórico Experimental Resistência 1 (Ω) 1000 989 Resistência 2 (Ω) 120 118 Resistência equivalente (Ω) 1120 1107 ddp AB (V) 5,36 5, ddp BC (V) 0,64 0, ddp AD (V) 006 6, Corrente AB (mA) 5,36 48 Corrente BC (mA) 5,36 6 Corrente equivalente (mA) 5,36 55 Potencia dissipada Resistor 1 28,70 26, Potencia dissipada Resistor 2 3,44 3, Potencia dissipada Resistor equivalente 32,14 33,
Experimento (A) Usando lâmpadas Teórico Experimental Resistência 1 (Ω) 3, Resistência 2 (Ω) 3, Resistência equivalente (Ω) 7, ddp AB (V) 3, ddp BC (V) 2, ddp AD (V) 6, Corrente AB (mA) 0, Corrente BC (mA) 0, Corrente equivalente (mA) 0, Lâmpada 1 6V/2W Lâmpada 2 6,3V/250mA Potência dissipada Lâmpada 1 0, Potência dissipada Lâmpada 2 0, Potencia equivalente dissipada 0, Tabela 1- Dados relativos ao experimento A
Experimento (D) Teorico Experimental Lâmpada 1 6,3V/250 mA Lâmpada 2 6V/2A Lâmpada 3 6V/2A Corrente equivalente (A) 0, Corrente L1 (A) 0, Corrente L2 (A) 0, Corrente L3 (A) 0, ddp L1 (V) 5, ddp L2 (V) 5, ddp L3 (V) 5, ddp equivalente (V) 5, Tabela 4- Dados relativos ao experimento D
5- Discussão:
Comparando os valores da tabela 1 (referentes ao experimento (A) usando resistores), mostra uma diferença entre o valor teórico e o experimental para a resistência equivalente, no entanto, a diferença entre estes valores é aceitável dentro da tolerância dos resistores, sendo esta 5% e o erro observado nesta medida é de apenas 1,16%.
Para a tabela 3 referente ao experimento C, usando resistores a situação é análoga, sendo que a apesar de o valor teórico ser diferente do valor experimental, esta diferença esta dentro da tolerância dos resistores, pois sendo a tolerância de cada resistor 5%, a tolerância do resistor equivalente será 8,7% (Valor encontrado utilizando teoria de erros) e o erro obtido nesta medida foi de apenas 1,6%.
Referente aos dados da tabela 2, relativos ao experimento B, foi possível observar que a corrente é a mesma para todas as lâmpadas, fenômeno este observado experimentalmente e constatado pela teoria, sendo que pela lei dos nós, a corrente só poderia ser diferente se esta se dividisse em algum momento entre as lâmpadas.
Como foi discutida na introdução, em uma associação de resistores em série, a diferença de potencial será diferente para cada resistor, fenômeno que pode ser observado experimentalmente. Consequentemente a resistência equivalente das lâmpadas calculadas teoricamente e próximo o suficiente do experimental para considerar o resultado valido por estar dentro do intervalo de confiança.
Por as lâmpadas estarem ligadas em série, a corrente passa por um único caminho, tornando assim necessário que todas as lâmpadas estejam conectadas para que o circuito possa fechar, logo quando foi retirada uma lâmpada do circuito foi
observado que todas as outras lâmpadas também apagaram, isso por consequência do circuito já não esta fechado.
Analisando a tabela 4, podemos observar que são diferentes as correntes que passam pelas lâmpadas. Este resultado já era esperado pela teoria, sendo que a lei dos nós de kirshhoff mostra que em um ponto onde a corrente tem mais de um caminho, esta se divide e o fluxo de corrente é inversamente proporcional à resistência e sendo as resistências das lâmpadas diferentes umas das outras, isso sugere uma corrente diferente para cada lâmpada de resistência diferente.
A tabela 4 também mostra que os valores de diferença de potencial são iguais para cada lâmpada e aproximadamente igual a tensão total do circuito.
Quando uma lâmpada foi retirada do circuito, observou-se que as demais lâmpadas permaneceram acesas. Isso se da pelo fato de que em uma associação de resistores em paralelo, em um único resistor não se tem toda a corrente passando por ele, ou seja, a corrente tem mais de um caminho por onde esta pode dar continuidade ao circuito.
Ao comparar os dados referente a associação em serie e em paralelos, pode- se constatar todos os conceitos teóricos abordados na introdução, sendo que:
em um a associação em série, a resistência equivalente sempre será maior que qualquer resistência do circuito, fenômeno não observado na associação em paralelo. A corrente em uma associação de resistores em série é a mesma para cada resistor e a diferença de potencial é a mesma para cada resistência em paralelo, enquanto que a corrente é diferente para cada resistor em associação em paralelo e a ddp diferente para cada resistor em cada resistência em série.
Nota-se que a potencia dissipada é maior nas lâmpadas do que nos resistores, no resistor a resistência é maior, porem na lâmpada a corrente é maior. Pela lei de Joule a quantidade de calor cresce linearmente com a resistência e cresce com o quadrado da corrente, desse modo a corrente influencia mais do que a resistência e por isso a lâmpada dissipa mais calor do que o resistor.
Como a corrente aumenta á medida que se diminui a resistência, e a resistência equivalente em paralelo é sempre menor que a maior das resistências envolvidas enquanto a resistência equivalente em serie é sempre maior que a maior das resistências envolvidas, as resistências em paralelo dissipar mais calor do que em serie.
