AL 2.1 - FCUP

Atividades Experimentais em Física para o 10ºano do Ensino Secundário

Trabalho Prático 10ºano - Circuitos e Componentes Elétricos - (antiga AL 2.1 )

Realizado por: Joana Barbosa, Joana Rebelo, Sara Carvalho 9 novembro 2024

Objetivo

Determinar as grandezas caracteristicas de uma pilha, a partir da sua curva característica.

Aprendizagens Essenciais

Determinar as características de uma pilha numa atividade experimental, avaliando os procedimentos e comunicando os resultados.

Metas a atingir

• 1. Estudar as características de uma pilha: determinar a força eletromotriz e a resistência interna da pilha
• 2. Analisar a curva característica da pilha: pela montagem de um circuito elétrico simples e da medição de grandezas elétricas, como I e U
• 3. Aplicar conceitos teóricos na prática: usar o multímetro para medir diferentes grandezas elétricas e compreender o Efeito Joule
• 4. Desenvolver habilidades experimentais: montagem do circuito, a recolha de dados experimentais e a análise crítica dos resultados obtidos

Questões Pré-Laboratoriais

1. Quais são as grandezas características de uma pilha?

5. Considere um circuito com uma pilha, um interruptor, um reóstato, um amperímetro e um voltímetro. 5.1. Esquematize o circuito que deve montar com este material para estudar as características de uma pilha.

5.2. Como prevê que varie a corrente elétrica no circuito à medida que se diminui a resistência elétrica no reóstato?

Materiais

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1. Pilha (1,5V) 2. Multímetros 3. Reóstato (11Ω; 8A) 4. Resistência (1KΩ) 5. Fonte de Tensão (6V; 12V) 6. Interruptor 7. Fios de ligação

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Procedimento Experimental

Parte 1 - Construir um circuito elétrico com uma pilha

O que fazer....

1. Montar um circuito elétrico semelhante ao do esquema.

2. Fechar o circuito e verificar o que acontece.

3. Variar a resistência do circuito para medir pares de valores de tensão elétrica (U) e de corrente elétrica (I).

Questões Pré-Laboratoriais

2. Um comando remoto usa pilhas de 1,5 V. O que indica este valor?

3. Por que motivo uma pilha em funcionamento aquece?

4. Por que motivo não se deve ligar diretamente os polos da pilha por um fio condutor? Como se designa a corrente que atravessa a pilha nessa situação?

Procedimento Experimental

Parte 2 - Modelo de uma pilha: fonte de tensão e resistência interna

O que fazer....

1. Substituir a pilha por uma fonte de tensão e uma resistência de valores conhecidos, no circuito já montado.

2. Fechar o circuito e verificar o que acontece.

3. Variar a resistência do circuito para medir pares de valores de tensão elétrica (U) e de corrente elétrica (I).

Resultados - parte 1

Análise dos dados recolhidos

Resultados - parte 2

Análise dos dados recolhidos

Propostas de Trabalho

1. Para complementar o estudo efetuado nesta atividade, deve treinar as condições no simulador "PhET_ Kit de Construção de um Circuito DC", seguindo o documento em aenxo.

Propostas de Trabalho

I. QUESTÕES PÓS - LABORATORIAIS1. Compare a força eletromotriz de uma pilha com a diferença de potencial que se estabelece nos seus terminais quando está ligada em série num circuito fechado. Justifique essa diferença. A diferença de potencial que se estabelece nos terminais da pilha, quando esta está intercalada num circuito, é menor do que a sua força eletromotriz. Este facto deve-se à própria pilha, que dissipa uma energia por unidade de carga que é tanto maior quanto maior for a corrente elétrica no circuito. Assim, à força eletromotriz é subtraída uma diferença de potencial correspondente à energia por unidade de carga dissipada na pilha. 2. Indique como variam as características de uma pilha à medida que ela vai ficando gasta. A força eletromotriz diminui e a resistência interna aumenta, à medida que a pilha vai ficando gasta.

II. OUTRAS ATIVIDADES1. Para complementar o estudo efetuado nesta atividade, deve treinar as condições no simulador "PhET_ Kit de Construção de um Circuito DC", seguindo o documento em anexo.

20XX

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1- Para ajustar a escala do Ameprimetro: a) no equipamento, iniciar com o fio na ligação de 20A e, caso não seja possivel obter valores, deve-se mudar o cabo de ligação no equipamento (A) e alterar a escala de medição, até encontrar uma escala adequada; 2- Para ajustar a escala do Voltimetro: a) no equipamento, iniciar com o fio na ligação de V e alterar a escala de medição, até encontrar uma escala adequada; NOTA: Desligar os equipamento sempre que se mudam os botões para determinar a escala mais ajustada para os equipamentos.

1-Na montagem do circuito, o reóstato deverá ser ligado inicialmente na posição da máxima resistência.2-As escalas dos multímetros (voltímetro e amperímetro) devem ser ajustadas antes de estes serem ligados no circuito. 3-Ter em atenção as ordens de grandeza e as unidades que estão a ser medidas nos multímetros do circuito.

1-Na montagem do circuito, o reóstato deverá ser ligado inicialmente na posição da máxima resistência.2-As escalas dos multímetros (voltímetro e amperímetro) devem ser ajustadas antes de estes serem ligados no circuito. Registar as Incertezas: Amperimetro: 0,001 A Voltimetro: 0,01 V 3-Ter em atenção as ordens de grandeza e as unidades que estão a ser medidas nos multímetros do circuito.

O que fazer....

1-Medir diretamente a E da fonte de tensão. 2-Construir e interpretar o gráfico da U dos terminais da “pilha” em função da I. 3-A partir da análise da montagem usando uma fonte de tensão e uma resistência conhecida, confirmar que as pilhas têm resistência interna. 6-Averiguar para que valor da R do circuito a P elétrica fornecida pela “pilha” é máxima. Tirar conclusões.

O que fazer....

O que fazer: 1- Medir diretamente a força eletromotriz da pilha. 2- Efetuar medições aos pares dos valores de U e I. 3-Construir e interpretar o gráfico da U dos terminais da pilha em função da I. 4-Traçar a função matemática que melhor se ajustar aos dados experimentais. 5-Determinar o valor da Ɛ e a ri pilha, a partir da equação obtida anteriormente. 6-Comparar o valor da Ɛ obtido com o valor da medição direta. 6-Concluir se a pilha é nova ou velha. 7-Averiguar para que valor da R do circuito a P fornecida pela pilha é máxima.