Analisar o comportamento da tensão e a corrente elétrica que atravessa um material de resistência finita.
Diferenciar resistores ôhmicos de não ôhmicos.
Saber como relacionar tensão aplicada e corrente que atravessa um resistor ôhmico.
Corrente elétrica em um condutor.
Fonte de tensão.
Qual a relação entre a corrente elétrica e a voltagem num circuito?
1. Variando a voltagem num circuito o que acontece com a corrente.
Nesta primeira parte, os alunos deveram observar um circuito simples que são apresentados nas figuras 1 e 2. A partir da observação do circuito, iniciar o estudo sobre o comportamento da corrente elétrica (I), quando se varia a tensão (U) que o alimenta.
Figura 1 Ilustração de um circuito com uma fonte de corrente e um resistor, onde pode ser verificada a lei de Ohm. Imagem obtida do site:
http://boscoguerra.vilabol.uol.com.br/05_Eletricidade/Eletrodinamica/LeiOhm_SF_arquivos/ohm20.gif
Figura 2. Esquema ilustrando o medidor de corrente A, ou amperímetro, ligado em série , no fio que alimenta o resistor (trecho em azul claro) e um voltímetro ,V, usado para medir a diferença de potencial ou tensão U , que a bateria fornece ao resistor. Imagem obtida do endereço:http://n.i.uol.com.br/licaodecasa/ensmedio/fisica/ohm1.jpg
Simulando a Lei de Ohm com um aplicativo:
Leve os alunos para sala de informática e abra o aplicativo de lei de Ohm que pode ser acessado pelo: http://www.fisica.net/simulacoes/java/walter/ph11br/ohmslaw_br.php
Após abrir o aplicativo, ajuste os valores de tensão e corrente máximas em 100 V e 10 A, respectivamente.
Para isso vá no quadro verde do aplicativo no lado direito, na parte superior.
No primeiro quadro ajuste a voltagem máxima para 100 V e no segundo quadro ajuste a corrente máxima para 10 A.
Ajuste a resistência para 20 ohms.
Inicialmente os valores da voltagem (U) e corrente (I) que aparecem no quadro abaixo devem estar indicando zero.
Clique em aumentar a voltagem e surgirá abaixo o valor 10 V e a corrente correspondente para esta resistência.
Vá aumentando de 10 em 10 a voltagem até 60 V e complete a segunda coluna da tabela a seguir com os valores obtidos para a voltagem e simultaneamente a terceira coluna com os valores obtidos na simulação para a corrente.
Complete a última coluna com os valores obtidos pela divisão do valor da segunda coluna pelo valor da terceira.
Voltagem U (V)
Análise dos resultados da simulação.
Após completar a tabela com a simulação realizada, peça aos alunos que analisem os dados.
Observe os valores da ultima coluna da tabela acima. Eles variaram? Eles estão relacionados a qual grandeza física?
Construa um gráfico relacionando os valores encontrados na segunda coluna, em função dos valores encontrados na terceira coluna, isto é , um gráfico U x I.
Compare o gráfico obtido, com o apresentado abaixo, na figura 3, para um resistor ôhmico.
O que representa a inclinação da reta obtida no gráfico U x I?
Figura 3. Gráfico que mostra a proporcionalidade entre tensão e corrente. A linearidade do gráfico é uma caracteristica de resitores ôhmicos. O gráfico foi obtido do endereço. http://static.infoescola.com/wp-content/uploads/2010/01/lei-de-ohm2.jpg
A equação da Lei de Ohm
Induza os alunos a encontrarem na tabela acima a relação que é apresentada na figura 4 , abaixo. Esta equação é conhecida como lei de Ohm e é valida para resistores que tem um comportamento linear, isto é, o gráfico U x I é uma reta.
Figura 4 . Formula da lei de Ohm. Imagem obtida do endereço: http://n.i.uol.com.br/licaodecasa/ensmedio/fisica/ohm2.jpg
Testando a Lei de Ohm
Como mostrado na figura 4, a primeira lei de Ohm estabelece que a razão entre a diferença de potencial e a corrente elétrica em um condutor é igual a resistência elétrica desse condutor. Vale salientar que a explicação foi desenvolvida tendo como base um condutor de resistência constante. É por isso que condutores desse tipo são chamados de condutores ôhmicos. Em homenagem a ohm a unidade de resitência é dada por Ohms. Veja figura 5.
Figura 5. Resistência elétrica tem como unidade no SI o volts/ampere, que é denominada Ohm. Endereço da imagem: http://n.i.uol.com.br/licaodecasa/ensmedio/fisica/ohm3.jpg
Para testar a validade da lei de Ohm aplique a equação dada na figura 4 para os seguintes casos.
Um resistor foi submetido a diferentes tensões de acordo com a tabela abaixo:
Resitencia em Ohm
De acordo com os dados da tabela acima, encontre os valores da resitência deste resitor para cada tensão que foi submetido.
De acordo com a tabela acima, a partir de que valor de tensão ele deixa de ter comportamento ôhmico?
O que pode fazer com que um resitor deixe de ter o comportamento ôhmico?
A lei de Ohm pode estudada em detalhes nos sites:
http://www.efeitojoule.com/2008/06/vestibular-primeira-lei-de-ohm.html
http://www.scribd.com/doc/3370294/Fisica-Aula-21-Leis-de-OHM-e-resistores
O filme a seguir, explica o comportamento de um resistor ôhmico, podendo ser acesssado pelo endereço:
Após estudar a lei de Ohm, o aluno estará apto a:
Construir gráficos que relacionam a tensão e a corrente que atravessa um material de resistência finita.