04 associação de resistores

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04 associação de resistores

  1. 1. Ciências da Natureza e suas tecnologias - FÍSICA Ensino Médio, 3ª SérieASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
  2. 2. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação 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)
  3. 3. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores Alguns nomes importantes na Eletrodinâmica: 1. George Simon Ohm; 2. Gustav Kirchhoff; 3. Thomas Alva Edison; 4. Luigi Galvani; 5. Alessandro Volta; 6. André-Marie Ampère.
  4. 4. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores Você sabe como? Ligar uma lâmpada de tensão 110V em uma rede de 220V sem que ela queime?
  5. 5. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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.
  6. 6. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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.
  7. 7. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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.
  8. 8. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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
  9. 9. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores RESISTIVIDADE 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: redesenhado a partir de L R Imagem: SEE-PE, imagem de Autor Desconhecido. A Onde, ρ é a resistividade do material.
  10. 10. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores Variação da resistividade e da resistência com a temperatura:   [1   .(   )] R  R[1   .(   )] em que: α é o coeficiente de temperatura.
  11. 11. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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.
  12. 12. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores Reostatos São resistores cuja resistência elétrica pode ser variada. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  13. 13. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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.
  14. 14. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores Os fusíveis devem ser colocados em série com os aparelhos de um circuito. Abaixo temos alguns tipos: Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. a) fusível de rosca; b) fusível de cartucho; c) representação de fusível em circuito.
  15. 15. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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 curto- circuito não causa danos ao aparelho em que ocorre, por que ele pode ser acusado de causador de incêndios?
  16. 16. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores Curto-circuito Provoca-se um curto-circuito entre dois pontos de um circuito, quando esses pontos são ligados por um condutor de resistência elétrica desprezível. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  17. 17. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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)
  18. 18. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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.
  19. 19. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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)
  20. 20. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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.
  21. 21. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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.
  22. 22. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores Na associação em série... • Todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. • As potências elétricas dissipadas são diretamente proporcionais às respectivas resistências(1).
  23. 23. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores • 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
  24. 24. R R R 1 2 3 i1 i2 i3 i -i1  i2  i3  i  cons tan te
  25. 25. R R R 1 2 3 i1 i2 i3 i -U  U1  U 2  U 3
  26. 26. R R R 1 2 3 i1 i2 i3 i -Req.  R  R  R 1 2 3
  27. 27. RESUMO ASSOCIAÇÃO EM SÉRIEI=CONSTANTE U=U1+U2+U3 Req=R1+R2+R3
  28. 28. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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.
  29. 29. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores • 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 R 2 R3 • As potências elétricas dissipadas são inversamente proporcionais às respectivas resistências.(3)
  30. 30. R 1 R 2 R 3+ U -
  31. 31. R 1 R 2 R 3 + U -U = U1 = U2 = U3 = CONSTANTE
  32. 32. R 1 R 2 R 3 + U -i  i1  i2  i3
  33. 33. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores R 1 R 2 R 3 + U - 1 1 1 1    Req R1 R2 R3
  34. 34. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores RESUMO ASSOCIAÇÃO EM PARALELO U = constante I = i1 + i2 + i3 1/Req=1/R1+1/R2+1/R3
  35. 35. Associação de dois resistores em paralelo R 1 R 2 R1.R2 Req  R1  R2+ U -
  36. 36. Associação de n resistores iguais em paralelo R R R Req  R n R
  37. 37. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores Está na hora de praticar o que aprendemos! 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 Imagem: Woman Irons daughters dress / National Archive resposta. and Records Administration / Public Domain
  38. 38. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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)
  39. 39. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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)
  40. 40. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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)
  41. 41. FÍSICA, 3ª Série do Ensino MédioAssociação de Resistores 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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