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Antes de poder calcular a tensão em um resistor, você primeiramente precisa saber qual o tipo do circuito utilizado. Se precisar revisar os conceitos básicos ou de uma ajudinha para entender o funcionamento dos circuitos, comece com a primeira seção deste artigo. Caso contrário, vá direta à seção correspondente ao seu circuito.
Passos
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Entenda o que é a corrente elétrica. Vamos pensar na corrente usando uma analogia: imagine que você está despejando um pacote de grãos de milho em uma tigela. Cada grão é um elétron, e o fluxo de grãos caindo dentro da tigela equivale à corrente. [1] X Fonte de pesquisa Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8th edition. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook Quando falamos de "fluxo", podemos descrevê-lo pelo número de grãos que passam do pacote para a tigela. Quando falamos de corrente, podemos medi-la em amperes (amps) ou em um certo número (muito grande) de elétrons passando por segundo.
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Pense na carga elétrica. Os elétrons têm uma carga elétrica "negativa". Isso significa que eles são atraídos por (ou fluem na direção de) objetos com carga positiva, e são repelidos por (ou fluem na direção oposta a) objetos com carga negativa. Como os elétrons são negativos, eles sempre são repelidos por outros elétrons, se espalhando sempre que podem.
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Entenda o que é a tensão. A tensão mede a diferença da carga elétrica entre dois pontos. Quanto maior for essa diferença, mais energicamente os dois pontos estão sendo atraídos um pelo outro. Veja um exemplo com uma pilha comum:
- Dentro da pilha, ocorrem reações químicas que produzem o acúmulo de elétrons. Os elétrons vão para o lado negativo, enquanto o ponto positivo fica praticamente vazio (esses são os pontos terminais positivo e negativo). Quanto mais isso acontece, maior é a tensão entre os dois pontos terminais.
- Ao conectar um fio entre os pontos positivo e negativo, os elétrons, que estão no ponto negativo, passam a ter um local para ir. Eles são disparados em direção ao ponto terminal positivo, criando uma corrente. Quanto maior a corrente, mais elétrons são movidos por segundo.
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Entenda o que é a resistência. A resistência é exatamente o que o nome diz: quanto maior a resistência de um objeto, mais difícil é a passagem dos elétrons. Isso desacelera a corrente, reduzindo o fluxo de elétrons por segundo.
- Um resistor é qualquer coisa no circuito que cria a resistência. Você pode comprar um resistor em loja de materiais elétricos, mas em um problema de circuitos, ele pode representar uma lâmpada ou outro objeto com resistência.
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Memorize a Lei de Ohm. Existe uma relação muito simples entre corrente, tensão e resistência. Anote essa fórmula em um papel para memorizá-la; você vai precisar dela resolver problema referentes a circuitos:
- Corrente =
- Isso geralmente é representado da seguinte forma: I =
- Pense no que acontece quando há o aumento da tensão (V) ou da resistência (R). Isso confere com o que você aprendeu com as explicações anteriores?
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Entenda o que é um circuito em série. Um circuito em série é muito fácil de ser identificado: trata-se de um circuito cujos componentes estão ligados sequencialmente numa única malha. A corrente flui por todo o circuito, passando por cada resistor ou elemento em sequência.
- A corrente é sempre a mesma em qualquer ponto do circuito. [2] X Fonte de pesquisa
- Para calcular a tensão, não importa o local do resistor dentro do circuito. Você pode pegá-lo e mudar de lugar, e ainda assim vai ter a mesma tensão em cada um deles.
- Vamos usar um exemplo de circuito com três resistores em série: R 1 , R 2 e R 3 . Esse circuito é alimentado por uma bateria de 12 volts. Precisamos encontrar a tensão em cada um dos resistores.
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Calcule a resistência total. Some todos os valores da resistência do circuito. A resposta é a resistência total do circuito em série.
- Por exemplo, os três resistores R 1 , R 2 e R 3 possuem uma resistência de 2 Ω (ohms), 3 Ω e 5 Ω , respectivamente. A resistência total é de 2 + 3 + 5 = 10 ohms.
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Encontre a corrente. Use a Lei de Ohm para descobrir o valor da corrente do circuito inteiro. Lembre-se de que a corrente é a mesma em qualquer ponto de um circuito em série. Após descobrir seu valor, podemos usá-lo para fazer outros cálculos.
- A Lei de Ohm afirma que a corrente I = . A tensão do circuito inteiro é de 12 volts e a resistência total é de 10 ohms. A resposta é I = = 1,2 amperes .
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Ajuste a Lei de Ohm para descobrir o valor da tensão. Com algumas contas básicas, podemos alterar a lei de Ohm para descobrir o valor da tensão em vez da corrente:
- I =
- IR =
- IR = V
- V = IR
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Calcule a tensão de cada resistor. Temos o valor da resistência, da corrente e a equação. Substitua os números e faça o cálculo. Veja a solução para os três resistores:
- Tensão do R 1 = V 1 = ( 1,2 A )( 2 Ω ) = 2,4 volts.
- Tensão do R 2 = V 2 = ( 1,2 A )( 3 Ω ) = 3,6 volts.
- Tensão do R 3 = V 3 = ( 1,2 A )( 5 Ω ) = 6,0 volts.
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Confira a resposta. Em um circuito em série, a soma de todas as respostas equivale à tensão total. [3] X Fonte de pesquisa Some todas as tensões encontradas e veja se ela confere com a tensão total do circuito. Se os números não baterem, volte e veja onde você errou.
- No exemplo usado, 2,4 + 3,6 + 6,0 = 12 volts, a tensão do circuito todo.
- Se a resposta estiver quase igual (como 11,97 em vez de 12), você provavelmente arredondou algum número em alguma etapa. Ainda assim a resposta vai ser considerada correta.
- Lembre-se de que a tensão mede a diferença em carga ou número de elétrons. Imagine contar o número de elétrons que você encontra ao passar pelo circuito. Ao contá-los corretamente, você vai chegar ao número de carga total em elétrons, do começo ao fim.
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Entenda o que é um circuito em paralelo. Imagine um fio saindo de uma extremidade da bateria e sendo dividido em dois fios diferentes. Esses dois fios são executados em paralelo um com o outro; depois, eles se juntam novamente antes de alcançarem a outra extremidade da bateria. Se houver um resistor no fio da esquerda e no da direita, então esses dois resistores estão conectados "em paralelo". [4] X Fonte de pesquisa
- É possível ter qualquer número de fios em um circuito paralelo. Essas instruções vão funcionar até mesmo em um circuito que se divide em 100 fios e que se junte novamente depois.
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Pense em como ocorre o fluxo da corrente. Em um circuito paralelo, a corrente flui em cada caminho disponível. A corrente vai fluir pelo fio da esquerda, passar pelo resistor da esquerda e alcançar a outra extremidade. Ao mesmo tempo, a corrente vai fluir pelo fio da direita, passar pelo resistor da direita e alcançar a outra extremidade. Nenhuma parte da corrente duplica ou flui através de dois resistores em paralelo.
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Use o valor total da tensão para encontrar a tensão de cada resistor. Se você souber o valor total da tensão do circuito inteiro, a resposta vai ser surpreendentemente fácil. Cada fio paralelo tem a mesma tensão que o circuito inteiro. [5] X Fonte de pesquisa Vamos dizer que o circuito com dois resistores em paralelo é alimentado por uma bateria de 6 volts. A tensão do resistor da esquerda é de 6 volts e a tensão do resistor da direita também é de 6 volts. E isso ocorre independentemente da quantidade de resistência. Para entender o porquê, pense sobre os circuitos em série descritos anteriormente:
- Lembre-se de que adicionar caídas de tensão em um circuito em série sempre resulta no total de tensão do circuito.
- Pense em cada caminho tomado pela corrente como um circuito em série. O mesmo é valido neste caso: ao somar todas as caídas de tensão, você vai ter o número da tensão total.
- Como a corrente de cada um dos dois fios somente passa por um resistor, a tensão dele deve ser equivalente à tensão total.
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Calcule a corrente total do circuito. Se o problema não informar qual o valor da tensão total do circuito, você vai precisar realizar mais alguns passos. Comece encontrando o valor total da corrente que passa pelo circuito. Em um circuito paralelo, a corrente total é a soma da corrente que passa em cada caminho em paralelo. [6] X Fonte de pesquisa Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8th edition. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook
- Em termos matemáticos: I total = I 1 + I 2 + I 3 ...
- Caso tenha dificuldade em entender isso, imagine um cano de água dividido em dois caminhos. A quantidade total da vazão de água é a soma da vazão de cada cano.
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Calcule a resistência total do circuito. Os resistores não são tão efetivos em um circuito em paralelo, pois eles somente bloqueiam a corrente que passa por um dos fios. Na verdade, quanto mais fios houver, mais fácil é para a corrente encontrar um caminho por ele. Para encontrar a resistência total, encontre o R total na seguinte equação:
- = + + ...
- Por exemplo, um circuito tem um resistor de 2 ohm e outro de 4 ohm em paralelo. = + = → 1 = ( )R total → R total = = = ~1,33 ohms.
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Encontre a tensão a partir das suas respostas. Lembre-se: após encontrar a tensão total do circuito, você encontra também a tensão de qualquer fio paralelo. Descubra o circuito todo usando a Lei de Ohm. Veja um exemplo:
- Um circuito tem 5 amperes de corrente passando por ele. A resistência total é de 1,33 ohms.
- De acordo com a lei de Ohm, I = , ou seja, V = IR.
- V = (5 A)(1,33 Ω) = 6,65 volts.
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Dicas
- Caso esteja lidando com um circuito complicado que envolva resistores em série e em paralelo, escolha dois resistores próximos. Encontre a resistência total deles usando a regra para resistores em paralelo ou em série, conforme for apropriado. Agora, você pode tratá-los como um único resistor. Continue fazendo isso até formar um circuito simples com resistores em paralelo ou em série. [7] X Fonte de pesquisa
- A tensão do resistor geralmente é chamada de "caída de tensão".
- Entenda a terminologia:
- Circuito - composto de elementos (como resistores, capacitores e indutores) conectados por fios e pelo qual a corrente pode passar
- Resistores - elementos que podem reduzir ou resistir à corrente
- Corrente - fluxo de carga em fios; unidade: ampere, A
- Tensão - trabalho realizado por unidade de carga; unidade: tensão, V
- Resistência - medida da oposição de um elemento à corrente elétrica; unidade: ohm, Ω
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Referências
- ↑ Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8th edition. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook
- ↑ https://www.swtc.edu/ag_power/electrical/lecture/series_circuits.htm
- ↑ https://www.swtc.edu/ag_power/electrical/lecture/series_circuits.htm
- ↑ http://www.electronics-tutorials.ws/resistor/res_4.html
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-4/Parallel-Circuits
- ↑ Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8th edition. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook
- ↑ http://www.electronics-tutorials.ws/resistor/res_5.html
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