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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)
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.
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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:
FÍSICA, 3ª Série do Ensino Médio Associação de Resistores
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Autor Desconhecido.
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:
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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.
U = Ri
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:
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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.
R
URiUiPot
²²
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:
Onde, ρ é a resistividade do material.
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A
LR
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imagem
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r
Desconhecid
o.
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Variação da resistividade e da resistência com a temperatura:
em que: α é o coeficiente de temperatura.
)].(1[ )].(1[ RR
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.
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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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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 curto-circuito não causa danos ao aparelho em que ocorre, por que ele pode ser acusado de causador de incêndios?
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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.
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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?
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(2)
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.
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Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Na associação em série...
• Todos os resistores são percorridos pela
mesma corrente elétrica.
• As potências elétricas dissipadas são
diretamente proporcionais às respectivas
resistências(1).
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• A resistência equivalente é igual à soma das resistências associadas:
• A ddp total é a soma das ddps parciais:
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RRRRs 1 2 3
UUUU 1
2
3
R1
R2
R3
i
-
i1 i2 i3
teconsiiii tan321
R1
R2
R3
i
-
i1 i2 i3
321 UUUU
R1
R2
R3
i
-
i1 i2 i3
321. RRReqR
RESUMO
ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE
I=CONSTANTE U=U1+U2+U3 Req=R1+R2+R3
Associação em paralelo
Vários resistores estão associados em paralelo, quando são ligados pelos terminais.
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Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
• Todos os resistores estão submetidos à mesma ddp.
• A intensidade de corrente total é igual à soma das
intensidades de correntes nos resistores associados:
• O inverso da resistência equivalente é igual à soma
dos inversos das resistências associadas:
• As potências elétricas dissipadas são inversamente
proporcionais às respectivas resistências.(3)
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321 iiii
321
1111
RRRRp
R1
R2
R3
U+ -
R1
R2
R3
U+ -
U = U1 = U2 = U3 = CONSTANTE
R1
R2
R3
U+ -
321 iiii
R1
R2
R3
U+ -
321
1111
RRRReq
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RESUMO
ASSOCIAÇÃO EM PARALELO
U = constante I = i1 + i2 + i3 1/Req=1/R1+1/R2+1/R3
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Associação de dois resistores em
paralelo
R1
R2
U+ -
21
21.
RR
RRReq
Associação de n resistores iguais
em paralelo
R
R
R
R
n
RReq
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 resposta.
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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.
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Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
(4)
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.
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(4)
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.
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(5)
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:
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Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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