Simulado Aberto Sabin – Física – Prof. Karim 1) Um LED (do inglês

Simulado Aberto Sabin – Física – Prof. Karim
1) Um LED (do inglês Light Emiting Diode) é um dispositivo semicondutor capaz de
transformar energia elétrica em energia luminosa. Sua potência depende da corrente
elétrica que passa através desse dispositivo, controlada pela voltagem aplicada. Os
gráficos abaixo representam as características operacionais de um LED com
comprimento de onda na região do infravermelho, usado em controles remotos.
a) Qual é, aproximadamente, a potência elétrica do diodo (em mW), quando uma
tensão de 1,4 V é aplicada?
b) Para que o LED apresente uma potência luminosa de 0,6 mW (6 x 10-4W),
determine a potência elétrica consumida pelo LED.
c) Desejando montar um circuito elétrico para que o LED apresente uma potência
luminosa de 0,6 mW (6 x 10-4W), um estudante de Física da Unicamp dispunha no
laboratório de uma bateria de 2,0V. No entanto, verificou que o LED “queimaria” se os
terminais desse dispositivo fossem ligados diretamente em paralelo aos polos da
bateria. Para resolver o problema, o estudante utilizou um resistor conectado
adequadamente ao circuito. De que maneira, o estudante conectou este resistor, em
série ou em paralelo? Justifique sua resposta apenas desenhando um circuito elétrico
contendo a bateria de 2,0V, o resistor e o LED para que o LED funcione dentro das
especificações mencionadas acima. Em sua solução proposta, você pode desenhar o
LED como se fosse uma pequena lâmpada. Também não é necessário apresentar o
valor da resistência elétrica do resistor.
d) Agora, determine o valor da resistência elétrica do resistor ligado ao LED para que o
mesmo funcione segundo as especificações acima.
Respostas:
a) Do gráfico corrente x voltagem notamos que para 1,4V, a corrente elétrica pelo LED
é próxima de 30x10-3A .Assim a potência elétrica vale:
P = iU = 30x10-3 . 1,4 = 42x10-3W = 42mW
b) No gráfico potencia luminosa x corrente, uma potência luminosa de 0,6 mW é
obtida quando a corrente pelo LED vale aproximadamente 10x10-3A. Para essa
corrente, a ddp nos terminais do LED dever ser de 1,2 V (vide gráfico corrente x
voltagem). Logo, a potência elétrica consumida pelo LED vale:
P = iU = 10x10-3 . 1,2 = 12x10-3W = 12mW
c) Como a ddp nos terminais do LED vale 1,2 V, de fato, poderíamos danificar o LED
se o ligássemos em paralelo com a bateria de 2,0V. Desta forma deveríamos “dividir”
essa ddp total de 2,0V. Para tal, usamos um resistor em série como ilustra o circuito
abaixo.
d) A ddp total da bateria (2,0V) é a soma das ddps do LED e do resistor. Como a ddp
sobre o LED é de 1,2V, concluímos que a ddp sobre o resistor R vale 0,8V. Também
sabemos que a corrente pelo LED vale 10x10-3A. Por estarem conectados em série,
essa corrente também circula pelo resistor R. Assim, temos:
U = R.i
0,8 = R . 10x10-3
R = 80Ω