Aplicações, proteção elétrica, chuveiro, reostato, lâmpadas e associação de resistores.

• Como um disjuntor protege uma instalação?
• Por que um chuveiro aquece a água?
• Como variar a corrente de um circuito?
• O que distingue lâmpadas incandescentes, fluorescentes e LED?
• Como resistores se comportam em série e em paralelo?

• U: tensão elétrica ou diferença de potencial (V).
• i: intensidade da corrente elétrica (A).
• R: resistência elétrica (Ω).

Para um resistor ôhmico a temperatura aproximadamente constante, R não depende de U ou i.

• P = U·i: quando tensão e corrente são conhecidas.
• P = R·i²: quando resistência e corrente são conhecidas.
• P = U²/R: quando tensão e resistência são conhecidas.

Correntes acima do limite seguro provocam aquecimento excessivo dos condutores, degradam isolamentos e podem iniciar incêndios.

• Proteção térmica: elemento bimetálico responde ao aquecimento por sobrecargas persistentes.
• Proteção magnética: mecanismo eletromagnético atua rapidamente em sobrecorrentes elevadas, como em curto-circuitos.
• Curva de atuação, corrente nominal e capacidade de interrupção são especificações distintas.

Quando vários dispositivos são ligados em paralelo à mesma tensão, a corrente total fornecida pela fonte corresponde à soma das correntes em cada ramo.

Altere as potências dos três aparelhos e observe a corrente aproximada fornecida pela rede.

• Um disjuntor com corrente nominal inadequada pode desarmar em uso normal.
• Um disjuntor excessivamente elevado pode não proteger corretamente o cabo instalado.
• Seção dos condutores, método de instalação, temperatura e cargas importam.

Com tensão U fixa, a potência dissipada é inversamente proporcional à resistência.

• Menor R → maior corrente i.
• Menor R → maior potência P.
• Maior R → menor potência P.

Considere as potências de 3 300 W e 5 500 W, ambas em 220 V.

• A temperatura inicial da água pode estar mais elevada.
• Para obter temperatura confortável, pode ser necessário menor aporte de energia.
• Em muitos chuveiros, o seletor modifica o trecho resistivo efetivamente percorrido pela corrente.

Mantenha a tensão e varie a resistência do chuveiro idealizado.

Nunca modifique a resistência, manuseie fiação energizada ou tente medir correntes elevadas em equipamentos domésticos.

Para material e seção transversal constantes, a resistência é diretamente proporcional ao comprimento do elemento resistivo.

• ρ: resistividade do material.
• L: comprimento do trecho ativo.
• A: área da seção transversal.

O comprimento ativo é proporcional à posição do cursor. Use um circuito ideal com resistência adicional para evitar R = 0.

O filamento frio possui resistência diferente da observada quando está muito quente.

O watt (W) mede potência elétrica consumida; o lúmen (lm) informa fluxo luminoso.

Duas lâmpadas com mesma potência podem produzir fluxos luminosos muito diferentes.

É a formação de um caminho de impedância muito baixa entre pontos com diferença de potencial, possibilitando uma corrente excessiva em relação ao funcionamento previsto.

Um aumento pronunciado de corrente eleva as perdas resistivas e pode danificar os materiais.

• Condutores podem aquecer rapidamente.
• Isolantes podem perder suas propriedades.
• Dispositivos de proteção devem interromper condições perigosas, conforme suas características.

Duas formas fundamentais aparecem com frequência: série e paralelo. A combinação dessas duas gera associações mistas.

Em um circuito em série, a mesma corrente atravessa todos os resistores, pois não há ramificações.

A tensão total da associação é a soma das quedas de tensão nos componentes.

Cada resistor fica submetido à mesma tensão entre os dois nós comuns.

A corrente total é a soma das correntes que atravessam os ramos.

Adicionar um caminho paralelo aumenta a possibilidade de passagem de cargas.

Para resistores positivos, a resistência equivalente é inferior à menor resistência individual.

• Identifique os nós e os caminhos da corrente.
• Resolva primeiro os grupos inequivocamente em série ou paralelo.
• Substitua cada grupo por seu equivalente.
• Repita até obter um resistor equivalente total.
• Depois retorne às etapas para calcular tensões e correntes individuais.

Altere R₁, R₂ e a tensão. Compare as duas formas de associação.

No material, o exercício 20 apresenta vários aparelhos ligados a uma fonte e uma chave.

• Determine quais pontos permanecem energizados quando a chave muda de posição.
• Verifique a topologia: elementos ligados aos mesmos dois nós formam ramos paralelos.
• Compare a potência de cada aparelho com a tensão indicada.

Para questões de verdadeiro/falso, não se apoie em desenhos: verifique cada proposição contra leis e hipóteses claras.

• A mesma corrente em todos os elementos? Só se estiverem no mesmo ramo em série.
• A mesma tensão? Só para elementos em paralelo entre os mesmos nós.
• Potência cresce com R? Depende do que é mantido constante.

Com uma fonte ideal de tensão fixa, compare a resistência equivalente das opções:

A menor resistência equivalente fornece a maior potência total, desde que o circuito mantenha a tensão estipulada.

• 25: reorganize os caminhos da rede e calcule o equivalente.
• 26: em gráficos tensão × corrente, a inclinação U/i caracteriza a resistência ôhmica.
• 27: reduza a rede de resistores em etapas, marcando os nós comuns.
• 28: utilize potência, tensão e resistência para calcular a grandeza solicitada.

Uma fonte ideal de 30 V alimenta 2 Ω, 3 Ω e 5 Ω em série. Calcule a corrente e a potência em cada resistor.

Em 24 V, resistores de 8 Ω e 12 Ω são ligados em paralelo. Determine correntes e potência total.

Um chuveiro de 220 V utiliza resistência de 11 Ω. Calcule a corrente e a potência.

O gráfico de um resistor ôhmico passa pela origem e pelo ponto i = 0,5 A; U = 12 V. Qual é sua resistência?

• Relacionar resistência, tensão e corrente: U = R·i.
• Calcular potência: P = U·i, R·i² ou U²/R.
• Descrever proteção por disjuntor e os riscos de curto-circuito.
• Explicar o chuveiro e um reostato sem confundir resistência com corrente.
• Distinguir tecnologias de iluminação.
• Calcular equivalentes em série, paralelo e redes mistas.

Fim do Capítulo 5: Circuito elétrico, resistores e aplicações.