Qual a definição de circuitos elétricos? Como é representado? O que é curto circuito? O que são os fusíveis e os disjuntores? O que é e para que serve o fio terra?
Nesta aula de Física você irá revisar tudo sobre circuito elétrico, como desenhá-lo e calcular as grandezas existentes. Entenderá ainda o significado de curto circuito e para que servem os fusíveis e disjuntores. Ah, aprenderá também sobre a importância do fio terra nas instalações de casa. Fique com a gente, estude e garanta boas notas nos vestibulares e no Enem!
O que é um circuito elétrico?
Todo aparelho elétrico necessita de um circuito elétrico para funcionar. Assim, os circuitos elétricos são definidos como a composição de dispositivos elétricos conectados entre si por materiais condutores e ligados a uma fonte de energia elétrica.
Além das usinas hidrelétricas, são exemplos de fontes de energia elétrica as pilhas comuns e as baterias de telefones celulares ou de carros.
A pilha é um dispositivo no qual ocorrem reações químicas que fornecem energia elétrica. Essas reações mantém uma diferença de potencial elétrico (ddp) ou tensão entre os pontos positivo e negativo da pilha.
A ddp entre os polos de uma pilha comum é de 1,5 V. Nas baterias de celular, a diferença de potencial é da ordem de 3,6V. Enquanto as baterias de automóvel têm entre seus terminais uma ddp da ordem de 12V.
Imagem 1: Fotografia de um circuito elétrico de um dispositivo eletrônico.
Elementos de um circuito elétrico simples
Alguns elementos de um circuito elétrico simples são:
Resistor
Imagem 2: Fotografia de vários resistores de carbono.
Acima temos um resistor de carbono cuja função é converter energia elétrica em energia térmica. Ele é composto por ligas metálicas e carbono. Fios elétricos e resistências de chuveiros também são exemplos de resistores.
Bateria de 9V
Imagem 3: Fotografia de bateria de 9 volts.
A bateria de 9V acima, é um exemplo de gerador e tem a função de transformar energia química em energia elétrica. É composta por ligas metálicas, eletrólitos e substancias fotossensíveis. Pilhas, baterias, dínamos e células fotoelétricas são exemplos de geradores.
Motor
Imagem 4: Fotografias de dois motores elétricos.
Acima você vê dois motores elétricos, exemplos de receptores elétricos cuja função é transformar energia elétrica em outro tipo de energia que não exclusivamente térmica. É composto por metais, imãs e gases ionizados. Motores elétricos, lâmpadas fluorescentes e alto-falantes também são exemplos de receptores elétricos.
Representação de um circuito elétrico simples
Imagem 5: Desenho esquemático demonstrando um circuito elétrico.
No esquema acima, cada componente do circuito é representado por um símbolo. As setas vermelhas representam a corrente elétrica que se estabelece no circuito.
Os geradores, pilhas, baterias, etc, são representados por duas pequenas barras paralelas de comprimentos diferentes.
Os receptores são representados da mesma maneira, porém o sentido da corrente elétrica é o inverso. Ou seja, enquanto no gerador a corrente elétrica entra pela barra menor, no receptor a corrente entre pela barra maior.
Dica! Preste muita atenção em identificar geradores e receptores em um circuito. Somente uma vez definido o sentido da corrente elétrica é que você conseguirá diferenciar gerador de receptor!
Curto circuito
Normalmente, o circuito de um aparelho elétrico é projetado para que a tensão aplicada a ele e a sua resistência sejam tais que a correte elétrica esteja abaixo de um valor suportável por seus condutores. Caso contrário, o sistema irá esquentar podendo vir a derreter o fio e abrindo o circuito.
O curto circuito ocorre quando a corrente elétrica passa por uma ligação acidental ou intencional de baixa resistência.
Observe o esquema abaixo:
Imagem 6: Desenho esquemático representando um curto circuito.
Veja que a corrente não chega a passar pelo receptor. Ela escolhe o caminho mais fácil, sem resistência. Dizemos que a corrente não passa pelo gerador porque o circuito está em curto.
Fusíveis e disjuntores
Para evitar danos causados por um eventual curto circuito, é importante que os circuitos elétricos tenham dispositivos capazes de impedir que a corrente ultrapasse os valores máximos suportados pelos componentes do circuito.
Fusíveis e disjuntores são dispositivos de segurança que interrompem a corrente elétrica quando esta aumenta perigosamente.
A maioria dos eletrodomésticos possuem fusíveis. Antes de mandar arrumar quando este não funciona devido a alguma alta tensão, verifique primeiro o fusível. Ele é baratinho, seu custo gira em torno de R$3,00 a R$5,00, e é fácil de ser substituído. Mas lembre-se de tirar o eletrodoméstico da tomada se for substituí-lo, ok?
O fusível é um cartucho de vidro ou plástico com um filamento ou uma lâmina em seu interior, feito de metal condutor com baixo ponto de fusão, que derrete quando a corrente ultrapassa certo valor abrindo o circuito.
Imagem 7: Fotografia de vários fusíveis.
O disjuntor é uma chave que desliga ou desarma automaticamente quando a corrente elétrica ultrapassa certo limite. Não é substituído. Pode ser religado, bastando acionar a chave que fora desligada.
Imagem 8: Fotografia de disjuntores.
Fio terra
O fio terra é um fio de menor calibre que os demais. Geralmente é da cor verde. Todo fio terra é conectado diretamente à terra, a qual, por sua vez, é um grande absorvedor de elétrons.
O fio terra previne que as pessoas levem choques e que aparelhos sejam danificados no caso de descargas elétricas indesejadas. Toda casa ou prédio deve ter um fio terra instalado.
Resumo sobre a Lei de Ohm
Continue estudando sobre os circuitos elétricos na aula abaixo, em que o professor Otávio faz um resumo sobre a Lei de Ohm.
Exercícios sobre Circuitos Elétricos
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Pergunta 1 de 10
1. Pergunta
(Mackenzie SP/2019)
Um estagiário do curso de Engenharia Elétrica da UPM – Universidade Presbiteriana Mackenzie – montou um circuito com o objetivo de acumular energia da ordem de mJ (milijoule). Após algumas tentativas, ele vibrou com a montagem do circuito abaixo, cuja energia potencial elétrica acumulada vale, em mJ,
Correto
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Pergunta 2 de 10
2. Pergunta
(UCB DF/2019)
Considerando-se o esquema do circuito elétrico apresentado, qual é a energia dissipada pela lâmpada em 10,0 min, sabendo-se que a ddp é de 20,0 V e que os resistores possuem a mesma resistência da lâmpada (40,0Ω)?
Correto
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Pergunta 3 de 10
3. Pergunta
(UNIOESTE PR/2019)
Para construção de um circuito simples, dispõe-se de dois resistores, rotulados como resistor 1 e resistor 2, cujos valores de resistência são, respectivamente, R1 e R2. O valor da resistência R1 é duas vezes maior que o valor da resistência R2. Os resistores são associados em série e o conjunto é submetido a uma diferença de potencial V.
Considere as seguintes assertivas sobre o funcionamento desse circuito:
I. A queda de tensão no resistor 1 é duas vezes maior que a queda de tensão no resistor 2.
II. A queda de tensão no resistor 1 é duas vezes menor que a queda de tensão no resistor 2.
III. A dissipação de calor no resistor 1 é duas vezes maior que a dissipação de calor no resistor 2.
IV. A intensidade da corrente elétrica no resistor 1 é duas vezes maior que a intensidade da corrente elétrica no resistor 2.
Sobre essas assertivas, é CORRETO afirmar.
Correto
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Pergunta 4 de 10
4. Pergunta
(UNITAU SP/2019)
Uma fonte de tensão contínua, regulada em 10 V, alimenta os resistores R1 e R2, conforme o circuito abaixo.
Sabendo que as resistências de R1 e R2 são, respectivamente, 2 ohms e 4 ohms, é CORRETO afirmar que a potência fornecida pela fonte ao circuito é de
Correto
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Pergunta 5 de 10
5. Pergunta
(FPS PE/2019)
Três lâmpadas incandescentes L1, L2 e L3 são ligadas como indicado no circuito abaixo. Cada lâmpada é especificada pelo fabricante como: L1(6W – 6V), L2(2W – 6V) e L3(4W – 6V). Entre os pontos A e B, liga-se uma bateria ideal cuja d.d.p. é V = 3,0 volts. Calcule o valor da corrente que flui através da lâmpada L1.
Correto
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Pergunta 6 de 10
6. Pergunta
(UniCESUMAR PR/2019)
O esquema representa o circuito elétrico de uma lanterna, composto por nove LEDs idênticos, uma bateria ideal de 4,5 V e uma chave liga-desliga C.
Quando a lanterna está ligada, cada LED é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 120 mA. Nessa situação, a potência fornecida pela bateria é igual a
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Pergunta 7 de 10
7. Pergunta
(UECE/2019)
Considere um ferro elétrico de passar roupas. De modo simplificado, ele pode ser tratado como um resistor ligado a uma fonte de tensão. Há também no circuito os condutores que conectam o ferro de passar à tomada. Como não se trata de cabos feitos de material supercondutor, há também a resistência do cabo. Do ponto de vista prático, é como se as resistências do ferro e do cabo fossem ligadas em série à fonte de tensão. Para geração de calor pelo ferro com maior eficiência, é recomendável que a resistência do cabo seja
Correto
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Pergunta 8 de 10
8. Pergunta
(UNESP/2018)
Para obter experimentalmente a curva da diferença de potencial U em função da intensidade da corrente elétrica i para uma lâmpada, um aluno montou o circuito a seguir. Colocando entre os pontos A e B resistores com diversos valores de resistência, ele obteve diferentes valores de U e de i para a lâmpada.
Considerando que a bateria de 9,0 V, os aparelhos de medida e os fios de ligação sejam ideais, quando o aluno obteve as medidas U = 5,70 V e i = 0,15 A, a resistência do resistor colocado entre os pontos A e B era de
Correto
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Pergunta 9 de 10
9. Pergunta
(UNICAMP SP/2018)
Sempre que necessário, use aceleração da gravidade g = 10 m/s².
Nos últimos anos, materiais exóticos conhecidos como isolantes topológicos se tornaram objeto de intensa investigação científica em todo o mundo. De forma simplificada, esses materiais se caracterizam por serem isolantes elétricos no seu interior, mas condutores na sua superfície. Desta forma, se um isolante topológico for submetido a uma diferença de potencial U, teremos uma resistência efetiva na superfície diferente da resistência do seu volume, como mostra o circuito equivalente da figura abaixo. Nessa situação, a razão F = is/iv entre a corrente iS que atravessa a porção condutora na superfície e a corrente iV que atravessa a porção isolante no interior do material vale
Correto
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Pergunta 10 de 10
10. Pergunta
(UFPR/2018)
Na área de Eletrodinâmica, em circuitos elétricos, são comuns associações entre capacitores e entre resistores. A respeito do assunto, considere as seguintes afirmativas:
1. Numa associação de resistores em série, o resistor equivalente sempre tem resistência maior que qualquer uma das resistências dos resistores que formam a associação.
2. Numa associação de capacitores em paralelo, a tensão aplicada ao capacitor equivalente é dada pela soma das tensões em cada capacitor que forma a associação.
3. Numa associação de capacitores em série, a carga em cada capacitor é a mesma, e o capacitor equivalente tem uma carga igual à de cada capacitor da associação.
Assinale a alternativa correta.
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Sobre o(a) autor(a):
Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.
