Num circuito série RL com fonte DC e = 12,0 V a chave é fechada. Mediu-se a corrente de regime I_8 = 0,300 A e…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Num circuito série RL com fonte DC e = 12,0 V a chave é fechada. Mediu-se a corrente de regime I_8 = 0,300 A e verificou-se que I(t) atinge 63,2% de I_8 em t = 8,00 ms. Descreva o procedimento experimental para determinar R e L a partir desses dados, apresente as equações usadas e calcule os valores de R e L; indique também como analisar os dados por ajuste linear para estimar t e discutir incertezas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Procedimento e cálculo modelo: 1) Instrumentação: fonte DC estável, chave, amperímetro de resposta rápida ou sonda de corrente com osciloscópio; disparar medida ao fechar a chave e registrar I(t). 2) Equações teóricas: I_8 = e/(R) e I(t)=I_8(1-e^{-t/t}) com t = L/R. 3) Cálculos diretos pelos dados: R = e/I_8 = 12,0/0,300 = 40,0 O. Como 63,2% de I_8 ocorre em t = t, t = 8,00 ms = 0,00800 s. Portanto L = t·R = 0,00800·40,0 = 0,320 H. 4) Método alternativo por ajuste: reorganizar I(t) ? ln(1-I/I_8) = -t/t; traçar ln(1-I/I_8) vs t, ajustar reta; coeficiente angular = -1/t. 5) Incertezas e cuidados: considerar erro do instrumento (± leitura do amperímetro/sonda), precisão do tempo no osciloscópio, atenuação por resistência da bobina medida separadamente; repetir medições para média e usar regressão linear para redução de ruído. Resultados finais: R = 40,0 O; L = 0,320 H (com incerteza conforme precisão dos instrumentos).
Explicação
O procedimento experimental descrito utiliza a relação entre a corrente em um circuito RL e o tempo para determinar a resistência e a indutância, aplicando conceitos de circuitos elétricos. As equações utilizadas são fundamentadas na teoria de circuitos, permitindo calcular R e L diretamente a partir das medições realizadas. O método de ajuste linear fornece uma abordagem alternativa para estimar parâmetros, enquanto a consideração de incertezas garante a precisão dos resultados obtidos.
Raio-X da questão
circuito RL
avaliacao
circuitos elétricos · lei de Ohm
Revisar as equações de circuitos RL e análise de incertezas.
O aluno pode confundir a relação entre a corrente e a resistência, não aplicando corretamente a lei de Ohm para calcular R.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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