RELATÓRIO
CIENTÍFICO
Secretária
de Educação do Estado da Bahia
Colégio
Estadual Professor Edilson Souto Freire
Dias
D’ Ávila-BA-(71)3625-9732
André Luiz
Crislane Leite
Fabrícia Soares
Jean Carlos
Jessilene Mirian
Lorena Paula
Luiza Oliveira
Samuel Nunes de
Santana
RESUMO: Esse trabalho foi
realizado com o objetivo de criar pilhas caseiras, com três tipos de soluções
eletrolíticas. Medindo a tensão dos fios, corrente elétrica, força eletromotriz
e resistência. Nesse projeto utilizamos matérias caseiras na produção das
pilhas, com as quais realizamos experimentos que pudemos chegar a resultados
diversos.
ABSTRACT; This work was carried out with the objective of creating home batteries, with three
types of electrolytic solutions. Measuring wire tension, electric current, electromotive force and
resistance. In this project we used homemade materials in the production of piles, with which we
carried out experiments that we could reach different results.
Palavras-Chave; Eletricidade.
Volt. Pilha. Experimentos.
INTRODUÇÃO
No nosso cotidiano usamos as pilhas
elétricas constantemente. Seja elas em nossos celulares, eletrodomésticos,
controle remotos entre outros. A história das pilhas se inicia alguns séculos
antes de Cristo (625-550) com a teoria de Tales de Mileto que após fazer um
estudo de observação, concluiu que um pedaço de tecido de seda e uma resina
natural chamada de Âmbar ao entrar em atrito eles passavam a possuir a
particularidade de atrair lascas de palha. Em 1660 Otto Von Guericke o primeiro
maquinário responsável pela produção de eletricidade: era um tipo de gerador o
qual possuía uma esfera de enxofre que ao entra em contanto com a terra seca
produzia eletricidade. No século XVIII as máquinas elétricas passam a ter o
modelo mais sofisticado, que é um disco de vidro que entrava em atrito com
isolantes apropriado. Tal evolução foi possível através dos estudos de Stephen
Gray que trouxe a primeira diferenciação do entre condutores e isolantes
elétricos.
Uma das descobertas que a distinção de
Gray proporcionou a Edward Georg e Petrus Van Musschenbroek a elaboração de um
condensador, máquina que armazenava cargas elétricas as quais possuíam corpos
condutores separados por um isolante delicado. Anos depois Benjamin Franklin
disse que a eletricidade entre dois corpos ocorria pela falta da mesma em um
dos dois corpos, as quais eram chamadas de eletricidade resinosa e vítra. Com
base nisto ele idealizou o para-raios. Em períodos do século XVIII Luigi
Galvani estudar a fisiologia das pernas das rãs ele tocou nelas com m bisturi
metálico que estava eletricamente carregado, a eletricidade estática que estava
presente no bisturi fez com que as pernas das rãs movimentassem. Com base em
suas observações Galvani concluiu que a eletricidade pertencente ao corpo do
animal, por isso foi chamada de “eletricidade animal”, a qual ele afirmava que
o cérebro conduzia correte elétrica. Tal teoria foi bem aceita pela academia.
Entretanto, Alessandro Volta questionou
o fenômeno, para o Físico os movimentos dos músculos das pernas das rãs foram
causados pelo fluxo de eletricidade continua entre os metais ligados as coxas
do animal. Volta dizia que a eletricidade de um corpo ocorria por meio de
reações químicas independente do indivíduo está vivo ou não. Tal experimento
possibilitou a Volta a demonstração da primeira corrente elétrica. Para
comprovar sua teoria Volta construiu a primeira pilha, na elaboração dessa
pilha ele utilizou dois metais distintos os quais eram colocados de forma
intercalada com um disco de papelão molhado com ácido sulfúrico entre os discos
metálicos, e as extremidades da pilha eram ligadas por fios condutores. Essa pilha química
ficou conhecida como “ pilha voltaica”. A partir desta pilha as unidades das
medições dos potencias elétricos surgiram, nesse caso surgiu à unidade de tensão elétrica, que é: Volte
(V). A qual é conhecida e utilizada até hoje. . Logo após Volta elaborou mais
um modelo pilha a qual foi chamada pilha de taças; formada por um conjunto de
copos os quais eram ligados por fios que estavam conectados a placas de zinco e
prata.
André-Marie-
Ampére entre 1807-1816 estabeleceu a diferença entre átomos e moléculas,
enunciou o chamado “principio de Avogaro” (lei relacionada ao volume de gases),
descobriu um ácido ao qual nomeou de Fluorine, publicou uma tese sobre a
refração da luz e concebeu uma classificação de elementos precursores da tabela
periódica de elementos.
Ampére
começou a estudar os fenômenos eletromagnéticos graças a experiências de Hans
Christan Oesterd sobre o desvio de agulhas magnéticas por efeito de uma
corrente elétrica. A teoria de Oesterd não foi bem aceita como os seus
experimentos desse fenômeno, pois ele afirmava que em um determinado momento a
corrente elétrica se intensificaria e ultrapassaria o fio, sendo assim tomaria
todo o espaço, ele dizia que nestes momentos não apenas efeitos elétricos
seriam notados. Oesterd tinha feito essa descoberta, mas, foi Ampére quem,
matematicamente, modelou corrente elétrico,
que é a movimentação de elétrons em um condutor. A unidade de corrente elétrica
é o Ampére (A).
Charles Augustin Coulomb, um físico Frances
que deu seu nome a uma unidade de carga elétrica, contribuiu na física
construindo uma balança que servia de medidor de atração gravitacional. Coulomb
criou a lei que determina a força
elétrica entre matérias que possuem cargas, essa Lei é conhecida como Lei de
Coulomb, a mesma possui afinidade com ás Lei Gravitacionais de Issac Newton. Ampére, que também se dedicou
aos estudos de corrente elétrica e magnetismo, tendo grande influencia nas Leis
Newton e Coulomb, mostra que é possível calcular a quantidade de cargas
elétricas da seguinte forma: A/Cs. Com
isso, para podemos calcular a corrente elétrica de um condutor considera-se a
carga que passa em intervalos de tempo. Sendo assim a unidade de medida da
intensidade da corrente é o ampére (A), e para designar o intervalo de tempo é
em Coulomb por segundo (C/s).
Com base na pilha de taças de Volta, usamos
como modelos a mesma para elaboração da nossa pilha. E nos cálculos das medidas da pilha utilizamos as unidades
de medidas citadas a cima, sendo elas: Volt, Ampére, e Coulomb.
2.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
2.1 OS ITENS
1 estrutura do
experimento.
Para a realização
deste procedimento, na montagem da pilha utilizamos os seguintes matérias:
-Água sanitária
-Fio de cobre,
-Papel alumínio,
-E como recipiente, utilizamos quatro copos de vidro 200ml.
2.2 MONTAGEM
A princípio
decidimos fazer a pilha da seguinte forma:
Para
realização desse experimento enfileiramos os copos de vidro e inserimos os fio
de cobre no recipiente em lados opostos, sendo um positivo e o outro negativo,
desta maneira um dos fios será coberto por um pedaço de papel alumínio de 20 cm
ao qual deve ser dobrado ao meio. Em seguida introduzimos 100 ml de água
sanitária em cada copo. Posteriormente, utilizamos um multímetro para fazer
medição da corrente, tensão e resistência elétrica.
2.3 EXECUÇÃO
Com os recipientes prontos, tiramos
todas as medidas necessárias e com o com o aparelho chamado multímetro digital,
o qual serve para cálculo de resistência tensão, corrente alternada ou corrente
contínua e resistência elétrica. Assim podemos adquirir os resultados
esperados:
[1]
Após fazer as medidas obtivemos o
resultado de 7,4 volts (Tensão), e 0.013 Ampére (Corrente elétrica). E ao
conectarmos um Led violeta nas extremidades dos fios, lembrando que um lado é
negativo e o outro positivo, e quando correlacionado com o Led houve uma queda
na voltagem da pilha. Isso ocorre por conta que o Led violeta vai consumir 4 de
7,4 volts da pilha restando então 3,4 volts.
[2]
3. RESULTADOS.
Por fim,
chegamos ao momento dos resultados no qual vamos usar a fórmula de resistência
elétrica, Lei de Ohm:
A lei
de Ohm é formulada por Georg Simon Ohm, e é considerada a lei mais importante
da eletricidade, que vai determinar a resistência dos condutores. A resistência
elétrica tem a função de dificultar a passagem da corrente elétrica então se a
isolação for boa, maior será a resistência. Quando a corrente elétrica move os átomos
de seu condutor, liberando assim calor, termos o efeito joule aonde todos os
matérias são compostos de moléculas.
A 1°
Lei de Ohm vai se referir a resistência Elétrica
[3] ou [4]
R: Resistência Elétrica (Ω)
U: Diferença de potencial elétrico (ddp) em Volts(V)
I: Intensidade da corrente elétrica, em Ampére(A)
A 2°
Lei mostra fatores que influenciam na resistência.
[5]
R: Resistência(Ω)
P: Resistividade do condutor( o qual depende do material
e da temperatura do mesmo a qual é medido em Ω.m)
L: Comprimento(M)
A: Área de secção transversal (mm²)
Os resitores compôe o
cirucito elétrico com a finalidade de limitar os valores da corrente elétrica,
sua maioria é feito com carvão em pasta, pois, porporciona um maior isolamento
elétrico.
Fonte: Elaborada pelos autores
Alguns resistores pelo
material que é fabricado não possuem uma resistência boa, podemos citar como
exemplo a resistência de chuveiro.
Resistor de chuveiro:
Fonte:Elaborada pelos autores.
O chuveiro
possui dois resistores, que é um fio em semelhante a um espiral de caderno de
metais que possibilitam um aquecimento rápido da água. Os resistores ficam no interior do chuveiro. Na parte exterior os chuveiros tem chaves que
a pessoa pode assim aumentar ou diminuir a potência do chuveiro, ou seja
aumentando ou diminuindo a temperatura da água do banho.
Para a água aquecer é necessário que ela pressione o
diafragma de borracha no seu interior, que estando próximo da resistência aproxima
os contados energizados aos contados da resistência. Por fim, a água passa
pelos terminais desse resistor quente, fazendo com que a água aqueça. A resistência de chuveiro é considera baixa pois, seu condutor de cobre não pode exceder 10 A/mm^2 pois pode superaquecer e destruir o fio. Porém um chuveiro elétrico tem intensidade da corrente de algumas
dezenas de ampères. Sendo assim a resistência de chuveiro é
relativamente baixa.
Então a lei de Ohm
vai dizer que a corrente (A) que flui entre qualquer condutor é correspondente à
diferença de potencial nos seus terminais.
Um resistor ele pode
ser ôhmico ou não. Para ele ser ôhmico a corrente que passa nele é proporcional
á diferença de potencial ( d.d.p). Sendo assim eles seguem a Lei de Ohm.
Os resistores não ôhmicos
a corrente não é proporcional a diferença de potencial (d.d.p).
Se formos montar um
gráfico de um resistor ôhmico irá notar que ele será formado por uma reta:
[6]
Já nos resistores não-ôhmicos o gráfico formado de
uma curva, já que não tem proporcionalidade.
[7]
Sendo assim resistência elétrica tem como finalidade
dificultar a passagem da corrente elétrica, se a isolação for boa, maior será a
resistência.
Com base nessa Lei e
suas definições, utilizamos a formula para encontrarmos o resultado desejado:
R= E / I R=( 7,4 - 4,0) / 0.013 =
R= 3,4
/ 0.013 =
R= 261,538461538
E= V + r.i E= 7,4 + (261 . 0.013)
E= 7,4 + 3,4 =
E= 10,8
E= V + r.i E= 3,4 + (261 . 0.013) =
E= 3,4 + 3,4 =
E= 6,8
Está Lei é tão importante não somente por ser a mais utilizada nos cálculos elétricos, mas, por ser base também dos demais estudos da eletricidade. Isso é possível, pois a Lei de Ohm relaciona e demonstra a relação entre as três grandezas elétricas: Tensão, Corrente elétrica e Resistência elétrica.
CONSIDERAÇÕES
FINAIS:
No inicio do preparo dos experimentos que foram base de estudo e
observação para a construção deste artigo, houve inúmeras dificuldades. A
primeira pilha a qual construiu, não trouxe resultados, pelo fato, de que encontramos
o fio de cobre na superfície d o recipiente utilizado (um copo de vidro de 200
Ml, por esse motivo a água sanitária subiu pelo fio, e derramou).
REFERENCIAS:
Imagens
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