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Circuitos e Associações

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br 
 

Objetivo   
Mostrar a transformação de energia elétrica em luminosa. Identificar três grandezas relacionadas com a corrente elétrica: intensidade, diferença de potencial e resistência. Mostrar as associações de geradores e/ou lâmpadas em série e paralelo.

Material  
Fita de lata de encaixotar de 1 m de comprimento ou chapa de zinco de 300 cm2 
Tábua (30 cm x 13 cm x 1,5 cm) 
Três pilhas grandes de lanterna 
Fio elétrico simples (de um só fio) no 1 6 (AWG) de 1,8m, rígido 
Canivete 
Três lâmpadas de 6V com rosca (utilizadas em dial de antigos rádios) 
                     ou de 3,8V com rosca (utilizadas em lanterna) 
Alicate 
Cola para fórmica 
Tesoura

Montagem
- Corte a fita de lata em dez pedaços de 8,5 cm e dobre-os, como indicam as figuras 1 e 2. Oito conforme modelo (1) e dois conforme modelo (2). As dobras, para o modelo (1), são 2,0 cm (base), 3,8 cm (elevação) e 2,7 cm (dobra superior). Para o modelo (2) são: 2,0 cm, 1,5 cm, 2,5 cm e 2,5 cm.

- Pregue (parafuse) na tábua os pedaços de fita de modelos (1) e (2), de modo que sirvam de suportes para as pilhas (figura A). Aqui usamos 2 do modelo (1) e 2 do modelo (2). 

- Parta a fita de lata restante em duas partes em sentido longitudinal e una com uma as partes E, F e G e com a outra H, I e J. A figura B mostra o aspecto final das montagens em série e paralelo. Na montagem do paralelo usamos 6 fitas de modelo (1) e duas tiras de lata unindo-as; 3 de um lado e 3 do outro.
- Corte três pedaços do fio no 16 de 34 cm e outros três de 24 cm.
- Desencape os três primeiros pedaços de um lado 2 cm e do outro lado 9 cm.
- Desencape os outros três pedaços de um lado 2 cm e o do outro 0,5 cm.
- Pegue um dos fios de 34 cm e com a parte desencapada de 9 cm vá dando voltas em torno da rosca da lâmpada, de modo a fazer um suporte, como mostra a modelo (3) da ilustração acima.
- Pegue um fio de 24 cm e faça um círculo com o fio desencapado de 0,5 cm, como mostra o modelo (4).
- Enrosque a lâmpada no fio que tem a forma do modelo (3) até o fim. Desatarraxe-a (dando uma volta em sentido contrário), encoste no fundo da mesma o fio igual ao do modelo (4).
- Segure os dois fios com um alicate bem abaixo da lâmpada, retorça-os, um contra o outro (dê quatro ou cinco voltas apertadas), como indica o modelo (5), e rosqueie a lâmpada completamente até manter contato com os dois fios.
- Repita o mesmo processo com os outros pares de fios e lâmpadas. 

Procedimento
- Coloque as pilhas nas posições A, B, C e D, da base, todas orientadas no mesmo sentido, como indica a figura B. Essa é uma associação em série e concordância (o positivo de uma encostado ao negativo da próxima).


- Pegue uma lâmpada colocada nos fios suportes e ligue as extremidades desencapadas dos mesmos em A e B (usando, portanto, só a primeira pilha).
- Observe que a energia dos elétrons que circulam pela lâmpada transforma-se em energia luminosa.
- Ligue a lâmpada em A e C (usando duas pilhas associadas em série).
- Observe: se a lâmpada iluminou mais, é porque passaram por ela mais elétrons em cada instante (a corrente tinha maior intensidade). 
- Ligue a lâmpada em A e D (usando a associação de 3 pilhas em série); deixe os alunos tirarem as suas conclusões.
- Pode-se, portanto, ter corrente de poucos elétrons em cada instante (pouca intensidade) ou corrente com mais elétrons em cada instante (mais intensidade). Quanto mais pilha na série, maior será a intensidade de corrente elétrica que circulará pela lâmpada de prova.
- Ligue de novo uma lâmpada sucessivamente em A e B, em A e C e em A e D.
- Faça os alunos observarem que, na primeira posição, temos uma pilha empurrando os elétrons; na segunda posição, temos duas pilhas trabalhando (os elétrons se movimentam com mais 'pressão', mais velocidade), e, no terceiro caso, movimentam-se empurrados pelas três pilhas (a velocidade dos elétrons aumentou ainda mais).
- As pilhas associadas desta maneira, associação em série, aumentam a diferença de potencial: entre A e B teremos 1,5V; entre A e C teremos 3V; entre A e D teremos 4,5V (aumentam a 'pressão ou a ''velocidade" da corrente).
- Ligue a lâmpada de novo em A e D; observando o brilho;tire uma pilha qualquer e ligue-a em sentido contrário, ligando a seguir a lâmpada, de novo, em A e D.
- Que aconteceu? (troque logo de posição a pilha invertida). Explique aos alunos a diferença entre uma 'serie e concordância' e uma 'série e oposição' e por que nos aparelhos de rádio, toca-fitas etc., não se podem colocar as pilhas em diferente sentido do indicado no aparelho.
- Coloque uma pilha entre E e H (da outra montagem) e faça os contatos com a lâmpada (um fio em E e outro em H) observando sua luminosidade.
- Coloque outra pilha entre F e I, ligue a lâmpada de novo no mesmo lugar, sempre com a mesma orientação.
- Qual foi a luminosidade da lâmpada agora?
- Passaram mais elétrons em cada instante ou foi o mesmo número?
- Coloque outra pilha entre G e J e repita a experiência. Faça-os tirarem a conclusão.
- Esta associação de pilhas chama-se paralelo.
- Não aumenta como antes a diferença de potencial, mas o conjunto tem mais energia disponível. (A corrente pode circular por mais tempo ou alimentar mais lâmpadas.)
- Ligue de novo a lâmpada em E e H e, enquanto estiver ligada, faça a inversão de sentido de qualquer uma pilha (só por um momento). Leve os alunos a tirarem conclusões.
- Coloque, novamente, as pilhas em A, B, C e D e ligue a lâmpada em A e D, observando o brilho da mesma.
- Coloque duas lâmpadas associadas em série, unindo os dois fios centrais (uma em continuação da outra) como indica o modelo (6) da ilustração abaixo, ligando os extremos soltos em A e D da base.

- Que aconteceu com o brilho?
- Se as lâmpadas iluminam menos é porque passaram menos elétrons em cada instante (passa menos intensidade). Podemos dizer que, ao unirmos duas lâmpadas em série, aumentamos a dificuldade para que os elétrons caminhem (aumentamos a resistência).
Conclusão
: o filamento da lâmpada oferece dificuldade à passagem da corrente elétrica (o filamento é um resistor elétrico; a dificuldade que ele impõe á passagem da corrente traduz sua resistência elétrica).
- O que acontecerá se unirmos as três lâmpadas em série e unirmos os extremos em A e D como mostra o modelo (7)? 
-  Experimente e anote o que acontece quando se ligam lâmpadas em série. 
- Coloque novamente uma lâmpada só, ligada em A e D da base, observando seu brilho.
- Junte duas lâmpadas uma ao lado da outra, como mostra o modelo (8), ligue o conjunto em A e D e observe o seu brilho, comparando-o com a situação anterior.
- Como os elétrons têm dois caminhos independentes para circular, em cada um deles circula a quantidade suficiente para alimentar cada lâmpada.
- No conjunto há o dobro de energia elétrica transformada em energia luminosa. (As pilhas se esgotarão mais rapidamente.)

Observação
Todas as ligações das lâmpadas deverão se fazer no tempo apenas indispensável para observar o brilho das mesmas (para não esgotar logo as pilhas). Com as devidas explicações do professor as lâmpadas citadas podem ser substituídas por LEDs (tomar cuidado com a tensão aplicada a cada LED, em cada montagem, e com a máxima corrente permitida através dele -- consultar Eletrônica).

 


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