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1 CIRCUITOS ELÉTRICOS RESISTIVOS Samira Nascimento dos Santos - 16210975 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFAL CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA – CTEC FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL INSTITUTO DE FÍSICA - IF Física Experimental 3 - Turma A PROFESSOR: Prof. Carlos Jacinto da Silva Resumo Circuitos elétricos são trechos fechados que começam e terminam no mesmo ponto. São formados por vários elementos interligados que viabilizam a passagem da corrente elétrica. Este relatório traz a análise do comportamento de circuitos resistivos em série, paralelo e misto e suas características na tensão, corrente e potência elétrica. 1. Introdução Circuitos elétricos são ligações de elementos como geradores, receptores, resistores, capacitores e interruptores feitos através de fios condutores que formam um caminho fechado que produz uma corrente elétrica. São utilizados na ligação de dispositivos elétricos e eletrônicos de acordo com suas especificações de funcionamento, referentes à tensão elétrica de operação e à corrente elétrica suportada pelo dispositivo. Também são usados na distribuição de energia elétrica em residências e indústrias onde conectam diversos dispositivos elétricos por intermédio de fios condutores, conectores e tomadas. A rede elétrica possui três tipos de carga que são classificadas em resistiva, indutiva e capacitiva. Neste relatório, iremos tratar de circuitos elétricos resistivos. A resistência é um mecanismo que converte a energia elétrica para geração de calor, assim, a carga resistiva é considerada a mais comum dentro de um sistema elétrico, pois todo equipamento conta com uma resistência interna em seus circuitos eletrônicos. As cargas resistivas são comumente utilizadas em chuveiros, ferros de passar e lâmpadas. 2 Quanto aos circuitos elétricos, eles podem ser simples, que são dotados de somente um dispositivo elétrico que é conectado diretamente a um gerador por meio de fios condutores. Também podem ser complexos que são classificados em circuitos em série, circuitos em paralelo e circuitos mistos. 1.1 Circuito Elétrico em Série No circuito elétrico em série, conecta-se os elementos do mesmo fio e só há um caminho para a passagem da corrente elétrica. Assim, a corrente elétrica é igual em todos os elementos do circuito. Mas a tensão elétrica cai a medida que a corrente elétrica passa por esses elementos (Figura 1). Figura 1 – Esquema de Circuito em Série Fonte: CCM, 2021. 1.2 Circuito Elétrico em Paralelo Já no circuito elétrico em paralelo, há pelo menos dois caminhos em que a corrente elétrica pode fluir. Todos os elementos são conectados em paralelo e ficam submetidos à mesma tensão, entretanto, a corrente que passa por cada fio depende da resistência elétrica do elemento que se encontra em cada fio (Figura 2). 3 Figura 2 – Esquema de Circuito em Paralelo Fonte: CCM, 2021. 1.3 Circuito Elétrico Misto O circuito elétrico misto é aquele que apresenta elementos ligados em série e em paralelo ao mesmo tempo (Figura 3). Figura 3 – Esquema de Circuito Misto Fonte: Brasil Escola, 2021. 4 2 Objetivo Observar o comportamento de circuitos resistivos em série, paralelo e misto a cerca de diversas características na tensão, corrente e potência elétrica, no relacionamento entre os componentes e no curto circuito. 3 Material Utilizado Fonte de alimentação variável; Fios para ligação (banana-banana) Instrumentos de medidas (Amperímetro, Voltímetro e Ohmimetro); Lâmpadas de 6 V – 0,22 A; Placa para o circuito com soquetes e conexões. Figura 4 – Kit para Prática Experimental de Circuitos Resistivos Fonte: Laboratório de Física UFAL, 2021. 4 Procedimento Experimental Foram feitos três experimentos neste relatório: circuito em série, circuito paralelo e circuito misto. 5 4.1 Circuito em série Para este procedimento, o circuito foi montado conforme Figura 5. Figura 5 – Conexão das lâmpadas para um Circuito em Série Fonte: Laboratório de Física UFAL, 2021. Com a fonte desligada, ajustou-se o botão de corrente para um valor máximo de até 1 A. Com o botão de ajuste da tensão na posição 0 (zero), a fonte foi ligada. A tensão foi aumentada gradativamente até que se observou emissão de luz nas lâmpadas. Anotaram-se os valores mínimos para funcionamento do circuito. A potência elétrica utilizada para manter o circuito em funcionamento foi determinada. Ajustou-se o valor da tensão (máximo de 6 V) e observou-se o brilho das lâmpadas. Novas medidas de tensão e corrente foram efetuadas. 4.2 Circuito em Paralelo O circuito foi montado conforme Figura 6. 6 Figura 6 – Conexão das lâmpadas para um Circuito em Paralelo Fonte: Laboratório de Física UFAL, 2021. Análogo ao procedimento anterior, com a fonte desligada, ajustou-se o botão de corrente para um valor máximo de até 1 A. Com o botão de ajuste da tensão na posição 0 (zero), a fonte foi ligada. A tensão foi aumentada gradativamente até que se observou emissão de luz nas lâmpadas. Anotaram-se os valores mínimos para funcionamento do circuito. A potência elétrica utilizada para manter o circuito em funcionamento foi determinada. Ajustou-se o valor da tensão (máximo de 6 V) e observou-se o brilho das lâmpadas. Novas medidas de tensão e corrente foram efetuadas. 4.3 Circuito Misto O circuito foi montado conforme Figura 7. 7 Figura 7 – Conexão das lâmpadas para um Circuito em Paralelo Fonte: Laboratório de Física UFAL, 2021. Semelhantes aos experimentos anteriores, com a fonte desligada, ajustou-se o botão de corrente para um valor máximo de até 1 A. Com o botão de ajuste da tensão na posição 0 (zero), a fonte foi ligada. A tensão foi aumentada gradativamente até que se observou emissão de luz nas lâmpadas. Anotaram-se os valores mínimos para funcionamento do circuito. A potência elétrica utilizada para manter o circuito em funcionamento foi determinada. Ajustou-se o valor da tensão (máximo de 6 V) e observou-se o brilho das lâmpadas. Novas medidas de tensão e corrente foram efetuadas. 5 Resultados e Discussões 5.1 Circuito em Série Inicialmente foi determinada a potência elétrica usada para manter o circuito funcionando a partir da Equação 1. Onde é a potência, a tensão elétrica e a corrente elétrica. Os valores encontrados são apresentados na Tabela 1. 8 Tabela 1 – Valores de Tensão, Corrente e Potência para um Circuito em Série Componentes Corrente Elétrica ( ) Tensão Elétrica ( ) Potência ( Circuito + Fonte de Alimentação 0,302 Fonte: Autora, 2021. Foram realizadas medidas de tensão e corrente em cada uma das lâmpadas e da fonte de alimentação. Os resultados são apresentados na Tabela 2. Tabela 2 – Valores de Tensão, Corrente e Potência para um Circuito em Série Componentes Corrente Elétrica ( ) Tensão Elétrica ( ) Potência ( Lâmpada 1 Lâmpada 2 Lâmpada 3 Fonte de Alimentação Fonte: Autora, 2021. Pode-se observar que tanto a tensão elétrica total quanto a potência total, são, aproximadamente, a soma das tensões e a soma da potência das lâmpadas, respectivamente. A corrente se manteve constante em todo o circuito.Sendo um circuito em série, quando se apaga uma lâmpada, as outras também se apagam, pois o circuito aberto impede a passagem da corrente. Ao provocar um curto-circuito em uma das lâmpadas ela apaga, pois a corrente tende a passar com o fio de menor resistência evitando sua passagem no fio original do circuito. As outras lâmpadas permanecem acesas com um brilho maior do que antes do curto-circuito. Isso se dá devido à tensão total ser dividida apenas para as duas lâmpadas. 5.2 Circuito em Paralelo Determinou-se a potência elétrica usada para manter o circuito funcionando a partir da Equação 1. Os valores encontrados são apresentados na Tabela 3. 9 Tabela 3 – Valores de Tensão, Corrente e Potência para um Circuito em Paralelo Componentes Corrente Elétrica ( ) Tensão Elétrica ( ) Potência ( Circuito + Fonte de Alimentação 0,299 Fonte: Autora, 2021. Foram realizadas medidas de tensão e corrente em cada uma das lâmpadas e da fonte de alimentação. Os resultados são apresentados na Tabela 4. Tabela 4 – Valores de Tensão, Corrente e Potência para um Circuito em Paralelo Componentes Corrente Elétrica ( ) Tensão Elétrica ( ) Potência ( Lâmpada 1 Lâmpada 2 Lâmpada 3 Fonte de Alimentação Fonte: Autora, 2021. Analisando os dados da Tabela 4, observa-se que os valores de tensão em cada lâmpada se aproximam do valor de tensão da fonte. Já a soma das correntes elétricas das lâmpadas é igual a corrente elétrica da fonte. Sendo um circuito em paralelo, quando se apaga uma lâmpada, as outras permanecem acesas com um brilho maior, pois a corrente total se divide entre as duas lâmpadas acesas. Ao provocar um curto-circuito em uma das lâmpadas todas se apagam, pois a tensão é a mesma para todas as lâmpadas, assim, ao retirar uma das lâmpadas, as outras foram influenciadas diretamente. 5.3 Circuito Misto A potência elétrica usada para manter o circuito funcionando foi determinada a partir da Equação 1. Os valores encontrados são apresentados na Tabela 5. 10 Tabela 5 – Valores de Tensão, Corrente e Potência para um Circuito Misto Componentes Corrente Elétrica ( ) Tensão Elétrica ( ) Potência ( Circuito + Fonte de Alimentação 0,739 Fonte: Autora, 2021. Foram realizadas medidas de tensão e corrente em cada uma das lâmpadas e da fonte de alimentação. Os resultados são apresentados na Tabela 6. Tabela 6 – Valores de Tensão, Corrente e Potência para um Circuito Misto Componentes Corrente Elétrica ( ) Tensão Elétrica ( ) Potência ( Lâmpada 1 Lâmpada 2 Lâmpada 3 Fonte de Alimentação Fonte: Autora, 2021. Analisando os dados da Tabela 6, observa-se que os valores de tensão das lâmpadas em paralelo são praticamente iguais e a soma de um dessas tensões com a tensão da lâmpada em série se aproximam da tensão da fonte. Quanto à corrente elétrica, observa-se que soma a corrente das lâmpadas em paralelo é igual à tensão da lâmpada em série. Sendo um circuito misto, o comportamento das lâmpadas é uma combinação entre as associações em série e em paralelo. Como visto no circuito em série, ao retirar a lâmpada 1, houve a abertura do circuito impedindo a passagem da corrente. E, semelhante ao circuito em paralelo, ao retirar uma das lâmpadas em paralelo, as outras permaneceram acesas com um brilho maior. Ao provocar um curto-circuito na lâmpada em série, somente ela apagou e as outras ficaram mais intensas. Ao provocar o curto-circuito em uma das lâmpadas em paralelo, as duas que estavam em paralelo se apagam, e a lâmpada em série permaneceu acesa com mais intensidade. 11 6 Conclusão A partir do experimento descrito e dos conhecimentos adquiridos na teoria sobre o assunto, foi possível observar o comportamento dos diferentes tipos de circuitos elétricos: série, paralelo e misto. Nota-se que o circuito em série oferece maior resistência elétrica equivalente. Observa-se também que o circuito em paralelo exigiu uma maior disponibilidade de potência da fonte, nesse circuito foi possível notar que quando um dos resistores queima a corrente elétrica que circula entre os demais componentes do circuito elétrico não sofre alteração. Por conta dessa característica, as instalações elétricas residenciais são projetadas em circuito paralelo. Já o circuito em série é comum ser utilizado na ligação de sensores de presença de lâmpadas utilizadas em áreas comuns de prédios, por exemplo. Se não fosse usado o circuito em séria, haveria uma passagem alternativa para a lâmpada acender e ela ficaria constantemente ligada. Conclui-se também que um gerador de força eletromotriz (f.e.m) gera cargas em movimentos devido à variação do fluxo magnético, quando esse gerador é conectado a algum circuito, a carga gerada vai percorrer o circuito e gerar um campo magnético no próprio circuito. Esse campo magnético gera então uma corrente no sentido oposto ao que está sendo gerado de forma que a força eletromotriz, vai ser parte subtraída devido a força eletromotriz induzida pelo próprio circuito, por conta do fluxo de carga, independente de qual tipo de circuito. Assim, um gerador de f.e.m. com as especificações 12 V – 24 W mantém a tensão em qualquer tipo de circuito a que seja submetido. Referências Bibliográficas Circuitos de CC. Disponível em: < http://www.cmm.gov.mo/por/Exhibition/secondfloor/DC- Circuits.html > Acesso em: 05 ago 2021. Circuito Elétrico. Disponível em: < https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/circuito- eletrico.htm > Acesso em: 05 ago 2021. Circuito Elétrico. Disponível em: < https://brasilescola.uol.com.br/fisica/circuitos- eletricos.htm > Acesso em: 05 ago 2021. http://www.cmm.gov.mo/por/Exhibition/secondfloor/DC-Circuits.html http://www.cmm.gov.mo/por/Exhibition/secondfloor/DC-Circuits.html https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/circuito-eletrico.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/circuito-eletrico.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/circuitos-eletricos.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/circuitos-eletricos.htm 12 Circuitos Elétricos. Disponível em: < https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/fisica/circuitos-eletricos > Acesso em: 05 ago 2021. Diferenças entre circuito série e paralelo. Disponível em: < https://www.mundodaeletrica.com.br/diferencas-entre-circuito-serie-e-paralelo/ > Acesso em: 05 ago 2021. O que é Carga Resistiva, Indutiva e Capacitiva?. Disponível em: < https://alugagera.com.br/noticias/carga-resistiva-indutiva-capacitiva Acesso em: 05 ago 2021. https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/fisica/circuitos-eletricos https://www.mundodaeletrica.com.br/diferencas-entre-circuito-serie-e-paralelo/ https://alugagera.com.br/noticias/carga-resistiva-indutiva-capacitiva
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