Medindo a resistência elétrica

Introdução:

Este é um projeto desenvolvido dentro da disciplina Modernidade no Ensino e Aprendizagem de Física, ministrada pela professora Dr. Marisa Cavalcante, que ocorreu entre os dias 18 a 22 de julho de 2011 na UFRGS.

Nesta disciplina desenvolveremos um projeto na área de ensino de física utilizando a plataforma Arduino .

Objetivo:

Determinar a variação da resistência de diversos dispositivos variando parâmetros como tensão, intensidade luminosa e temperatura.

Fundamentação Teórica:

Fundamentaremos o projeto de pesquisa na teoria de David Ausubel, onde a aprendizagem cognitiva é priorizada, ocorrendo uma integração do conteúdo numa codificação mental ordenada, à estrutura cognitiva.

Consideramos que a pesquisa experimental permitirá a assimilação de novos conteúdos, ressignificando outros já armazenados e tornando a aprendizagem significativa.

Procedimentos:

O desenvolvimento do projeto ocorrerá em duas etapas que chamaremos de montagem experimental e montagem com o Arduino:

1. Montagem -

Nesta etapa mostraremos como é determinada experimentalmente a resistência diversos dispositivos. Pra tal, nesta etapa usaremos:

- uma fonte de tensão variável;

Materiais utilizados na montagem

- multímetros;

- base com suporte para os testes;

-um resistor comum;
- um resistor de grafite;
- um LDR;
- um VDR
-cabos de conexão;

- Computador para análise de resultados.
    

Montagem da base com os multímetros

     
    
    
     
    
   
   

1.1. Procedimento de montagem experimental

Para determinar valor da resistência de um dispositivo, vamos sujeitá-lo à uma diferença de potencial elétrico. Este dispositivo responderá com uma corrente elétrica, proporcional à diferença de potencial aplicada.  A constante de proporção entre a diferença de potencial e a corrente elétrica é definida como resistência elétrica.

Montaremos um circuiro com a fonte de tensão em série com o dispositivo e com o multímetro na função amperímetro. O outro multímetro, operando na função voltímetro será ligado em paralelo ao dispositivo, medindo a tensão sobre o mesmo. Aplicando diferentes potenciais elétricos e medindo a corrente elétrica que o atravessa, tomaremos a razão entre esses valores e determinaremos a resistência elétrica do mesmo.

De acordo com a Lei de Ohm macroscópica, temos que R=V/i. Um resistor é considerado linear quando a resistência elétrica tem um valor constante independente da diferença de potencial aplicada.

2. Montagem com Arduino-

Arduino Duemilanove

Nesta etapa mostraremos como é determinada experimentalmente a resistência de dispositivos utilizando agora a placa Arduino Duemilanove:

- potenciômetro 10K;

- resistor 100;

- 2 multímetros;

- resistores de teste (LDR, VDR, Carbono grafite, resistor comum);

- cabos de conexão;

- cabo USB para conexão do Arduino com o computador;

- computador para análise de resultados.

2.1. Procedimento de montagem experimental

Calibração do Arduino

Utilizando-se a placa Arduino, faz-se o controle de tensão através do potenciômetro e na tela faz-se a leitura da corrente e da resistência para cada caso.

 Programa utilizado na placa Arduino:

double tensao;//declara variavel tensão

double corrente;//declara variavel corrente

double pot;//declara variavel pot que serve para ler a tensão apos o potenciometro

double resistencia;//declara variavel resistencia

double controle;//declara variavel controle que serve para ler a tensão apos o resistor de controle

double A;//declara variavel contador A

double B;//declara variavel contador B

double C;//declara variavel contador C

double cons;//declara variavel cons que é fator de multiplicação

int contador;//declara variavel contador cantador

char leitura; //define a variavel leitura que corresponde a uma letra o teclado

void setup(){

Serial.begin(9600);

pinMode(A0, INPUT);// entrada A0

pinMode(A1, INPUT);// entrada A1

pinMode(A2, INPUT);// entrada A2

contador = 0;// define falor inicial da constante

A=0;// define falor inicial da constante

B=0;// define falor inicial da constante

C=0;// define falor inicial da constante

}

void loop(){

cons=4.85000/1024;// valor da entra da tensão "4.85000 dividido pelo numeros

//de intervalos de leitura da porta, que corresponde a 10 bits, 1024.

leitura = Serial.read(); // a variavel leitura será obtida através do teclado

controle= analogRead(A0);//transfere o valor da porta A0 para a variavel controle

pot= analogRead(A1);//transfere o valor da porta A1 para a variavel pot

tensao= (analogRead(A2)- pot)*cons;//calcula o valor da tensão

corrente= (controle*cons)/1000;//calcula o valor da corrente

resistencia = (tensao)/corrente;//calcula o valor da resistencia

if (leitura == 'l') //se apertar L(Minusculo) no teclado ativa o if

{

for (int i= 0; i <= 1000; i++)//repete a linha a baixo 1000 vezes

{

contador= (contador +1);// adiciona +1 no contador

A = (tensao + A);// adiciona o valor da tensão lida para A

B= (corrente + B);// adiciona o valor da tensão lida para B

C = (resistencia + C);// adiciona o valor da tensão lida para C

delay(2);// espera 2ms

if (contador == 1000) // se contador igual 1000 ativa o if

{

Serial.print(A/1000,5); //imprime a media da tensao com 5 casas de presisão

Serial.print(" | ");//imprime o que está dentro das aspas

Serial.print(B/1000,5);//imprime a media da tensao com 5 casas de presisão

Serial.print(" | ");//imprime o que está dentro das aspas

Serial.print(C/1000,5);//imprime a media da tensao com 5 casas de presisão

Serial.print(" | ");//imprime o que está dentro das aspas

Serial.println();//pula a linha

A=0;// zera a variavel A

B=0;// zera a variavel B

C=0;// zera a variavel C

contador = 0;// zera a variavel contador

}

}

}

}