Física Experimental III – aula 5 http://dfn.if.usp.br/~suaide/ Alexandre Suaide Ed. Oscar Sala sala 246 ramal 7072

Curvas características (3 aulas) Objetivos Estudar elementos resistivos diversos Lâmpada de lanterna diodo Pilha Obter curvas características destes elementos Estudar a dependência das propriedades elétricas com outras variáveis Aplicações de curvas características

Pilha comum Gerador que converte energia química em elétrica Uso de reações químicas para gerar eletricidade data desde o Egito antigo Alessandro Volta (1798) Duas tiras de metais diferentes em solução levemente ácida  tensão elétrica Pilha seca -> Georges Lelanché em 1866 A tensão elétrica depende dos elementos químicos que compõe a pilha

Pilha comum Pilha comercial A pilha moderna usa, em geral, Zinco e Cobre (ou carvão) como eletrodos. Contudo, o Zinco é o elemento principal para gerar a tensão entre os terminais A tensão é sempre 1,5 V, independente do tamanho da pilha  características químicas dos eletrodos

Pilha comum Se a tensão é sempre 1,5 V, o que gasta a pilha? Com o uso, as substâncias químicas que geram a diferença de potencial vão reagindo, formando outras substâncias. Na prática, estas substâncias atuam como uma resistência à passagem de corrente elétrica. A tensão na pilha é sempre a mesma mas surge uma resistência interna que aumenta com o tempo de uso da pilha

Modelo para uma pilha A pilha pode ser modelada como uma fonte de tensão constante acoplada a uma resistência elétrica que depende do tempo de uso da pilha V = V0 - ri

Modelo para uma pilha Tensão em aberto Resistência interna A tensão quando não passa corrente pela pilha Características químicas Resistência interna Depende do grau de uso da pilha Corrente de curto-circuito Corrente máxima que a pilha pode fornecer imax = V0/r O seu equipamento só funciona se a corrente necessária for menor que imax

Objetivos da experiência Medir a curva característica de alguns elementos resistivos Estudar como estas curvas dependem de outros parâmetros físicos, como temperatura, por exemplo Aula de hoje Levantar a curva característica de uma pilha e obter os parâmetros característicos Tensão em aberto Corrente de curto-circuito Resistência interna

Medindo curvas características Deve-se medir tensão e corrente sobre o elemento. Como? Como variar a tensão e corrente sobre a pilha? Duas opções

Opção 1: usar a pilha como gerador e alterar a carga sobre a mesma A pilha é o próprio gerador do circuito Acopla-se a pilha a resistores diferentes Isto altera a corrente sobre o circuito Mede-se a tensão na pilha Mede-se a corrente a partir de um resistor extra

Opção 2: usar a pilha como elemento resistivo A pilha é um elemento resistivo simples Acopla-se a pilha a um gerador de tensões e, alterando a tensão no gerador altera-se a corrente Mede-se a tensão na pilha Mede-se a corrente através de um resistor auxiliar

Procedimento experimental Utilizar a opção 2 Utilizar um resistor auxiliar de aproximadamente 20-30 W Medir o resistor com o ohmímetro Levantar a curva característica Utilizar dois multímetros, pelo menos 15 pontos variando a tensão no gerador entre 0 e 10 V

Análise dos dados Fazer o gráfico de V x i da pilha Obter os valores característicos a partir do gráfico Tensão em aberto da pilha Resistência interna Corrente de curto-circuito Discutir os resultados