O que é o PhET?
O PhET é um site educacional desenvolvido pela Universidade do Colorado que possui diversas simulações de diversas naturezas e diferentes ciências, como física, química e biologia. Está disponível gratuitamente e em português, bastando acessar o site (http://phet.colorado.edu/pt_BR/) para visualizar e interagir com as simulações.
Circuitos Elétricos
Conceito
Circuito elétrico é um conjunto de elementos elétricos ligados entre si, que é constituído basicamente de um gerador, um condutor e um elemento para utilizar a energia desse gerador. Como gerador, citamos como exemplo pilhas e baterias. Condutores são os fios que ligam cada elemento do circuito, enquanto o elemento para utilizar a energia, pode ser, por exemplo, uma lâmpada, como no exemplo que usaremos. Os circuitos podem ser divididos em série ou paralelo (ainda há exemplos que podem não se encaixar nesses dois, mas isso não será tão relevante no exemplo que analisaremos). Simplificando, os circuitos em série são aqueles onde todos os elementos são ligados entre si passando por um fio apenas (ou seja, um "depende" do outro para funcionar), enquanto em paralelo são usados fios diferentes e os elementos são independentes entre si. Isso implica que, em série, a corrente é a mesma, com divisão de tensão, e, em paralelo, a corrente se divide entre os elementos enquanto a tensão é a mesma.
Sobre a simulação
A simulação foi feita para diferenciar esses dois tipos de circuito. Quais diferenças há entre o circuito em série e em paralelo? A lâmpada é afetada dependendo do tipo de circuito? Analisaremos então a simulação para chegar nas respostas das questões.
Circuito em série
A imagem a seguir representa o circuito com apenas uma lâmpada:
Nota-se que a tensão na lâmpada é 15.00V, o resistor tem 10.00 Ohms, o amperímetro tem resistência nula (ele está indicando 1.50A, e a corrente é a mesma para todo o circuito) e a lâmpada tem resistência de 10.00 Ohms. A bateria tem uma tensão de 30.00V e resistência nula. A seguir, podemos analisar o que acontece quando colocamos mais uma lâmpada em série com essa lâmpada:
Note que agora a tensão na primeira lâmpada diminuiu para 10.00V, assim como o brilho da lâmpada também diminuiu! Entretanto, notamos que a corrente também diminuiu, mas isso se deve à adição de mais 10.00 Ohms no circuito, que como é em série, se soma com as outras resistências. Agora veja com a adição de mais uma lâmpada no circuito, ainda em série:
Agora podemos ver que a tensão diminui ainda mais, a corrente diminuiu devido à adição de mais uma resistência, e os brilho da lâmpada diminuiu ainda mais.
Circuito em paralelo
Primeiramente, vamos ver o esquema de uma lâmpada apenas, observe:
Note que a corrente total, indicada nos amperímetros próxima à bateria, indicam 1.20A, enquanto a tensão é a mesma da bateria (que diminuí para 12V). Além disso retirei também a resistência de 10 Ohms. Agora, vamos ver no que implica adicionar mais uma lâmpada em paralelo no circuito:
Observe que o brilho das lâmpadas são o mesmo da figura anterior, enquanto a corrente total aumentou, o que indica que houve uma divisão de corrente igual (pelas resistências serem iguais). Além disso, podemos ver que a tensão continuou a mesma! Agora, vamos colocar mais uma lâmpada em paralelo:
Novamente percebemos que o brilho das lâmpadas não se alterou, que o valor da tensão continuou praticamente o mesmo e que a corrente total é a soma de todas as outras correntes. Isso prova o que foi visto na teoria, pelo menos pela simulação realizada.
Conclusão
Depois de analisarmos as figuras da simulação, podemos, finalmente, responder às perguntas dadas no início da descrição:a) Quais diferenças há entre o circuito em série e em paralelo?
Notamos que a disposição dos componentes é diferente, assim como a divisão da corrente e da tensão. Podemos perceber também que, em série, um componente depende dos outros que estão ligados ao mesmo fio para seu funcionamento, enquanto na ligação em paralelo os componentes são "independentes" entre si.
b)A lâmpada é afetada dependendo do tipo de circuito?
Sim, pois no primeiro caso, em série, houve diminuição do brilho da lâmpada para cada componente adicionado, enquanto no circuito em paralelo o brilho se manteve o mesmo para todas as lâmpadas, mesmo que necessário uma corrente maior para que isso acontecesse.
Nenhum comentário:
Postar um comentário