Associação de resistores

Ciências da Natureza e suas
tecnologias - FÍSICA
Ensino Médio, 3ª Série
ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio
Associação de Resistores
APRESENTAÇÃO
Estudaremos neste tópico, os resistores,
elementos de circuito, cuja função exclusiva é
efetuar a conversão de energia elétrica em
energia térmica. Faremos, ainda, análises das
diferentes maneiras de associá-los, bem como
as aplicações do efeito Joule. (1)
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Alguns nomes importantes na Eletrodinâmica:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
George Simon Ohm;
Gustav Kirchhoff;
Thomas Alva Edison;
Luigi Galvani;
Alessandro Volta;
André-Marie Ampère.
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Você sabe como?
Ligar uma lâmpada de tensão 110V
em uma rede de 220V sem que ela
queime?
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RESISTOR
É todo elemento de circuito, cuja função exclusiva
é efetuar a conversão de energia elétrica em energia
térmica. (2) O fenômeno da transformação de energia
elétrica em energia térmica é denominado efeito térmico
ou efeito Joule.
• Símbolo do resistor:
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Autor Desconhecido.
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LEI DE OHM
A lei de Ohm estabelece a lei de
dependência entre a causa (a ddp U) e o efeito
(intensidade de corrente elétrica i ) para um
resistor:
U = Ri
OHM, Georg Simon (1787-1854), físico alemão. É conhecido pelos
trabalhos sobre corrente elétrica, expostos em sua Teoria Matemática
dos Circuitos Elétricos (1827), em que apresentou a noção de
resistência elétrica e a lei que leva o seu nome.
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RESISTOR ÔHMICO
É o resistor que obedece à Lei de Ohm, isto é, U é
diretamente proporcional a i (ou seja, R é constante para
um dado resistor, mantido à temperatura constante).
Curva característica de um resistor ôhmico:
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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POTÊNCIA ELÉTRICA DISSIPADA POR UM RESISTOR
Um resistor transforma toda a energia elétrica
recebida de um circuito em energia térmica; daí ser usual
dizer que um resistor dissipa a energia elétrica que recebe
de um circuito. Assim, a potência consumida por um resistor
é dissipada.
U²
Pot  Ui  Ri ² 
R
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RESISTIVIDADE
Imagem: SEE-PE,
redesenhado a partir de
imagem de Autor
Desconhecido.
A experiência mostra que a resistência elétrica de um
resistor depende do material que o constitui, de suas
dimensões e de sua temperatura.
A resistência R de um resistor em forma de fio, de
comprimento L e a área de seção transversal A, é dada por:
Onde, ρ é a resistividade do material.
L
R
A
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Variação da resistividade e da resistência com a temperatura:
  [1   .(   )]
R  R[1   .(   )]
em que: α é o coeficiente de temperatura.
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APLICAÇÕES DO EFEITO JOULE
O efeito Joule, embora seja um inconveniente
nas máquinas elétricas e nas linhas de
transmissão, por representar perda de energia
elétrica,
tem
grande
utilidade
em
aquecedores elétricos em geral: ferro elétrico,
chuveiro elétrico, fusíveis e lâmpadas
incandescentes.
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Reostatos
São resistores cuja resistência elétrica pode ser variada.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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Fusíveis
São dispositivos cuja finalidade é
assegurar proteção aos circuitos elétricos.
Sendo constituídos essencialmente de
condutores de baixo ponto de fusão, como
chumbo e estanho, que, ao serem
atravessados por corrente elétrica de
intensidade maior do que um determinado
valor, se fundem.
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Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir
de imagem de Autor Desconhecido.
Os fusíveis devem ser colocados em série
com os aparelhos de um circuito. Abaixo
temos alguns tipos:
a) fusível de rosca;
b) fusível de cartucho;
c) representação de fusível em circuito.
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Você sabe por quê?
É comum ouvir-se falar, em noticiários, que
esse ou aquele incêndio foi provocado por um
curto-circuito. Considerando que o curtocircuito não causa danos ao aparelho em que
ocorre, por que ele pode ser acusado de
causador de incêndios?
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Curto-circuito
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
Provoca-se um curto-circuito entre dois
pontos de um circuito, quando esses pontos são
ligados por um condutor de resistência elétrica
desprezível.
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VOCÊ SABIA?
Modernamente, nos circuitos elétricos de
residências, edifícios e indústrias, em vez de
fusíveis utilizam-se dispositivos que têm base
no efeito magnético da corrente elétrica e são
denominados disjuntores.
Mas, afinal de contas, o que são
disjuntores?
(2)
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Disjuntor é uma chave magnética
que se desliga automaticamente, quando
a intensidade da corrente elétrica
ultrapassa o valor limite do dispositivo.
A sua função é proteger o circuito
elétrico no qual está inserido.
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RESISTOR EQUIVALENTE
Inúmeras vezes tem-se necessidade de um
valor de resistência diferente dos valores fornecidos
pelos resistores de que dispomos; outras vezes, deve
atravessar um resistor corrente maior do que aquela
que ele normalmente suporta e que o danificaria.
Nesses casos, deve-se utilizar uma associação de
resistores.
Em qualquer associação de resistores,
denomina-se resistor equivalente o resistor que faria
o mesmo que a associação.(3)
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ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
Os
resistores
podem
ser
associados
basicamente de duas formas: série e paralelo.
GRAMÁTICA DA FÍSICA !
De acordo com o dicionário Aurélio da Língua
Portuguesa, associação significa combinação ou
união.
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Associação em série
Vários resistores estão associados em série, quando são
ligados um em seguida do outro.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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Associação de Resistores
Na associação em série...
• Todos os resistores são percorridos pela
mesma corrente elétrica.
• As potências elétricas
diretamente proporcionais
resistências(1).
dissipadas são
às respectivas
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• A resistência equivalente é igual à soma das
resistências associadas:
Rs  R1 R  R
2
3
• A ddp total é a soma das ddps parciais:
U  U U U
1
2
3
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Associação em paralelo
Vários resistores estão associados em
paralelo, quando são ligados pelos terminais.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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• Todos os resistores estão submetidos à mesma ddp.
• A intensidade de corrente total é igual à soma das
intensidades de correntes nos resistores associados:
i  i1  i 2  i 3
• O inverso da resistência equivalente é igual à soma
dos inversos das resistências associadas:
1
1 1
1
  
Rp R1 R2 R3
• As potências elétricas dissipadas são inversamente
proporcionais às respectivas resistências.(3)
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01. A figura abaixo ilustra uma situação que trata da realidade de
milhares de brasileiras. Tendo em vista a instalação dos
eletrodomésticos presentes na situação, de que forma eles
estão instalados? Em série ou paralelo? Justifique sua
resposta.
Imagem: Woman Irons daughters dress / National Archive
and Records Administration / Public Domain
Está na hora de praticar o que aprendemos!
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02. Considere duas situações. Na situação A, uma lâmpada é
conectada a uma bateria, que fornece uma ddp constante, e,
na situação B, duas lâmpadas iguais são conectadas em série
à mesma bateria. Comparando-se as duas situações, na
situação B, a bateria provê:
a) a mesma luminosidade.
b) maior intensidade de corrente.
c) menor intensidade de corrente.
d) maior luminosidade.
e) menor tensão.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
(4)
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03. Duas lâmpadas incandescentes, cuja tensão nominal é
de 110V, sendo uma de 20W e a outra de 100W, são
ligadas em série em uma fonte de 220V. Conclui-se que:
a) as duas lâmpadas acenderão com brilho normal.
b) a lâmpada de 20W apresentará um brilho acima do
normal e logo queimar-se-á.
c) a lâmpada de 100W fornecerá um brilho mais intenso
do que a de 20W.
d) a lâmpada de 100W apresentará um brilho acima do
normal e logo se queimará.
e) nenhuma das lâmpadas acenderá.
(4)
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04. Um fio A tem resistência elétrica igual a duas vezes
a resistência elétrica de um outro fio B. Sabe-se que
o fio A tem o dobro do comprimento do fio B e sua
seção transversal tem raio igual à metade do raio da
seção transversal do fio B. A relação entre a
resistividade do material do fio A e a resistividade do
material do fio B é:
a) 0,25.
b) 0,50.
c) 0,75.
d) 1,25.
e) 1,50.
(5)
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05. Quando se submete o sistema representado na figura, há
uma diferença de potencial elétrico de 14V entre os pontos A
e B. O resistor que dissipa maior potência é o de:
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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Sugestão de leitura:
Eletricidade e eletrodomésticos, de Santiago
Pey Estrane (São Paulo, Hemus Editora, 2004)
Tabela de Imagens
Slide
Autoria / Licença
Link da Fonte
Data do
Acesso
Woman Irons daughters dress / National http://commons.wikimedia.org/w/index.php?tit 11/04/2012
Archive and Records Administration / le=File:REA,_%22Woman_irons_daughter%27s_
dress,_girl_holding_doll%22_-_NARA_Public Domain
_195872.tif&page=1
5, 7, 9, 12, SEE-PE, redesenhado a partir de imagem Acervo SEE-PE.
18/04/2012
14, 16, 21, de Autor Desconhecido.
24, 27 e 30.
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