Física 3 - Aula 9 - Chaves, Curto-Circuito e Dispositivos de Proteção

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CHAVES 
Uma chave elétrica nada mais é do que um acessório 
que permite interromper o fluxo de corrente elétrica afim 
de ligar/desligar aparelhos. O exemplo mais simples de 
chave é o interruptor doméstico. Além disso a maioria dos 
aparelhos possui uma "chave embutida" internamente 
que serve como botão de liga/desliga. 
 
 
 
 
 
Uma chave elétrica tem duas posições, uma delas 
com contato ligado e outra com contato aberto. 
Quando o contato está aberto nenhuma corrente passa 
pela chave (i = 0). Quando a chave está fechada a 
corrente flui normalmente por ela como se ela fosse uma 
extensão do fio condutor. Além da chave simples, existem 
outros tipos de chave que servem para exercer funções 
específicas, geralmente em circuitos eletrônicos: 
interruptores duplos, triplos, alternantes, three way, four 
way, etc. 
 
 
 
 
 
Exercício: 
No circuito abaixo a corrente da fonte é de 1,5A com a 
chave S aberta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Determine o valor de R; 
b) Determine o novo valor de if se S for fechada. 
Solução: 
a) Com a chave S aberta o terceiro resistor não é 
percorrido por nenhuma corrente, então o circuito é 
na verdade um circuito em séria com dois resistores 
"R": 
Req = R1 + R2 = R + R = 2R 
Vf = Req.if  48 = 2R.1,5  48 = 3R  R = 16Ω 
b) Com a chave S fechada o circuito passa a ser misto. 
Primeiro juntamos os dois resistores externos que estão 
em paralelo e depois determinamos a Req. 
R23 = 
 
 
 = 
 
 
 = 8Ω 
Req = R1 + R23 = 16 + 8 = 24Ω 
Vf = Req.if  if = 
 
 
 = 
 
 
 = 2A 
CURTO CIRCUITO 
Dizemos que um elemento elétrico está em curto 
circuito quando suas extremidades estão ligadas por um 
fio sem resistência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os efeitos do curto circuito são diferentes para 
resistores e baterias. 
Um resistor ligado em curto num circuito pode ser 
desconsiderado. Isso ocorre porque toda a corrente vai 
"preferir" passar pelo ramo sem resistência. O mesmo 
ocorre no caso de um "pedaço" do circuito estar em 
curto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Observe no exemplo acima que todo o circuito à 
direita do fio "f" está em curto. Por conta disso toda a 
corrente fornecida pela fonte passa pelo ramo f, o que 
significa na prática que tudo a direita de f é irrelevante 
na resolução do circuito e pode ser descartado. 
No caso de fontes em curto circuito a situação é 
diferente. É como se estivéssemos formando um circuito 
simples com resistência elétrica nula. Aplicando a lei de 
Ohm percebemos que isso levaria a uma corrente 
elétrica infinita! Na prática nenhum fio possui resistência 
elétrica nula, mas sim muito pequena, o que leva na 
verdade a uma corrente elétrica muito grande. Essa 
sobrecorrente gera por efeito Joule grandes 
aquecimentos que podem causar danos aos aparelhos 
elétricos e até incêndios, daí a importância de proteger 
as fontes contra curto circuitos. 
DISPOSITIVOS PROTETORES 
Para proteger os circuitos contra sobrecorrentes 
podemos utilizar fusíveis ou disjuntores. O funcionamento 
de ambos é bem parecido: para valores de corrente 
acima dos valores nominais o circuito é aberto 
interrompendo seu funcionamento. 
 
 
 
 
 
A diferença está no princípio de funcionamento. Um 
fusível é um filamento condutor feito de material frágil 
(em geral latão). Assim quando a corrente se eleva um 
pouco (acima do valor nominal do fusível) o 
aquecimento faz com que o fusível derreta, abrindo e 
protegendo o circuito. 
O disjuntor funciona através de relés 
eletromagnéticos. Quando a corrente atinge seu valor 
limite o campo magnético dentro do disjuntor faz com 
que ele "desarme" abrindo o circuito. A vantagem do 
disjuntor em relação ao fusível é que uma vez desarmado 
ele pode ser rearmado e reutilizado, enquanto o fusível é 
descartado. A desvantagem é o preço, fusíveis são bem 
mais baratos que disjuntores. Por esta razão costuma-se 
utilizar fusíveis para a proteções menos robustas. 
Exercício: 
Numa antiga residência, a cozinha, área e banheiro 
de empregada são protegidos por um único disjuntor. 
Além disso há dois fusíveis protegendo individualmente a 
geladeira e a máquina de lavar; e um disjuntor individual 
para o chuveiro (figura abaixo). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Considerando os seguintes valores de fusíveis 
disponíveis no mercado: 1A, 2A, 3A, 5A, 10A e 15A e os 
seguintes disjuntores: 5A, 10A, 18A, 20A, 25A, 30A, 50A, 
70A e 100A; quais devem ser os valores instalados de F1, 
F2, F3 e D? 
Solução: 
Como é dada a potência de cada aparelho e a 
instalação residencial é feita em paralelo, podemos 
calcular diretamente a corrente fornecida a cada 
aparelho: 
P = V.i  i = 
 
 
 
{
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Essas são as correntes nominais de operação dos 
aparelhos. Naturalmente se instalarmos disjuntores ou 
fusíveis cuja corrente nominal seja inferior às calculadas, 
eles abrirão o circuito de forma indevida, quando não há 
sobrecorrente. Devemos então escolher em cada caso o 
valor nominal imediatamente acima dos valores 
calculados. Assim: 
{
 
 
 
 
 
 
 
Para dimensionar D1 basta lembrar que a corrente da 
fonte é a soma das correntes obtidas: 
if = igeladeira + ichuveiro + i máquina 
if = 3,15 + 43,31 + 7,87 = 54,33A 
Assim sendo o valor escolhido para D1 deve ser: 
D1 = 70A