Duas lâmpadas idênticas, com resistência
, são conectadas a uma fonte com
e resistência interna desprezível. Calcule a corrente que passa em cada lâmpada, a diferença de potencial através de cada lâmpada e a potência fornecida a cada lâmpada e ao circuito todo, supondo que © uma das lâmpadas se queime, ou seja, seu filamento fica interrompido e a corrente não pode mais fluir por ele. O que ocorre com a outra lâmpada, no caso da ligação em série? E no caso da ligação em paralelo?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada nesse exercício. Temos duas lâmpadas iguais, cada uma com resistência
, conectadas a uma fonte de tensão de
com resistência interna desprezível. A gente precisa calcular:
- A corrente que passa por cada lâmpada
- A diferença de potencial em cada lâmpada
- A potência fornecida a cada lâmpada e ao circuito todo
Tudo isso considerando que uma das lâmpadas queima, ou seja, o filamento dela fica interrompido e a corrente não consegue mais passar por ela. E também precisamos ver o que acontece com a outra lâmpada quando estão ligadas em série ou em paralelo.
Vamos usar conceitos de circuitos elétricos como resistência equivalente, Lei de Ohm e potência elétrica para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos analisar o caso em que as duas lâmpadas estão ligadas em série.
Quando estão em série, as resistências somam. Então, a resistência total
do circuito é:
Passo 3
Agora, usando a Lei de Ohm, que diz
, podemos achar a corrente total
no circuito:
Então, a corrente que passa por cada lâmpada é
.
Passo 4
A diferença de potencial (voltagem) em cada lâmpada também pode ser encontrada usando a Lei de Ohm. Para uma lâmpada:
Então, cada lâmpada tem uma queda de tensão de
.
Passo 5
Para calcular a potência fornecida a cada lâmpada, usamos a fórmula
:
A potência total fornecida ao circuito é a soma das potências das duas lâmpadas:
Passo 6
Agora, vamos ver o que acontece quando uma das lâmpadas queima em ligação em série.
Quando uma lâmpada queima em série, o filamento dela fica interrompido. Isso significa que o circuito fica aberto e a corrente não consegue mais fluir. Como resultado:
- A corrente total no circuito cai para
. - A outra lâmpada também para de funcionar porque não tem corrente passando por ela.
Passo 7
Agora, vamos analisar o mesmo cenário com as lâmpadas ligadas em paralelo.
Em paralelo, a resistência total
é dada por:
Então,
Passo 8
Usando a Lei de Ohm novamente para encontrar a corrente total:
Em ligações paralelas, a corrente se divide igualmente se as resistências forem iguais. Assim, cada lâmpada recebe:
Passo 9
A diferença de potencial em cada lâmpada em paralelo é igual à tensão da fonte:
Passo 10
A potência em cada lâmpada:
A potência total no circuito:
Passo 11
Agora, se uma das lâmpadas queima em ligação em paralelo, o que acontece?
Quando uma lâmpada que quebra em paralelo, apenas aquela lâmpada para de funcionar. A outra continua ligada porque o caminho para a corrente ainda está disponível. A resistência total do circuito aumenta, já que apenas uma lâmpada de
permanece.
A nova resistência total:
A nova corrente total:
A lâmpada que ainda está funcionando recebe toda a corrente:
E a potência fornecida a essa lâmpada:
Resposta
Quando uma das lâmpadas queima:
- Em série: A outra lâmpada também para de funcionar porque o circuito fica interrompido.
- Em paralelo: A outra lâmpada continua funcionando normalmente, com a corrente ajustada para
, mantendo uma potência de .