Resistência

O circuito da seção anterior não é muito prático. Na verdade, pode ser muito perigoso de construir (conectar diretamente os pólos de uma fonte de tensão junto com um único pedaço de fio). O motivo de ser perigoso é que a magnitude da corrente elétrica pode ser muito grande em tal curto-circuito , e a liberação de energia pode ser muito dramática (geralmente na forma de calor). Normalmente, os circuitos elétricos são construídos de forma a fazer uso prático dessa energia liberada, da maneira mais segura possível.

O fluxo atual através do filamento da lâmpada

Um uso prático e popular da corrente elétrica é para o funcionamento da iluminação elétrica. A forma mais simples de lâmpada elétrica é um minúsculo “filamento” de metal dentro de uma lâmpada de vidro transparente, que brilha em brasa (“lâmpadas incandescentes”) com energia térmica quando corrente elétrica suficiente passa por ela. Assim como a bateria, ela possui dois pontos de conexão condutora, um para entrada de corrente e outro para saída de corrente. Conectado a uma fonte de voltagem, um circuito de lâmpada elétrica se parece com isto:



À medida que a corrente passa pelo fino filamento de metal da lâmpada, ela encontra mais oposição ao movimento do que normalmente encontraria em um pedaço de arame grosso. Essa oposição à corrente elétrica depende do tipo de material, da área da seção transversal e da temperatura. É tecnicamente conhecido como resistência . (Pode-se dizer que os condutores têm baixa resistência e os isoladores têm resistência muito alta). Essa resistência serve para limitar a quantidade de corrente através do circuito com uma determinada quantidade de tensão fornecida pela bateria, em comparação com o “curto-circuito” onde não tínhamos nada além de um fio ligando uma extremidade da fonte de tensão (bateria) à outra. Quando a corrente se move contra a oposição de resistência, “atrito” é gerado. Assim como o atrito mecânico, o atrito produzido pela corrente que flui contra uma resistência se manifesta na forma de calor. A resistência concentrada do filamento de uma lâmpada resulta em uma quantidade relativamente grande de energia térmica dissipada naquele filamento. Essa energia térmica é suficiente para fazer com que o filamento fique incandescente, produzindo luz, enquanto os fios que conectam a lâmpada à bateria (que têm resistência muito menor) dificilmente esquentam enquanto conduzem a mesma quantidade de corrente. Como no caso do curto-circuito, se a continuidade do circuito for interrompida em qualquer ponto, o fluxo de corrente para em todo o circuito. Com uma lâmpada no lugar, isso significa que ela irá parar de brilhar:



Como antes, sem fluxo de corrente, todo o potencial (voltagem) da bateria está disponível no intervalo, aguardando a oportunidade de uma conexão passar por esse intervalo e permitir o fluxo de corrente novamente. Esta condição é conhecida como circuito aberto , onde uma quebra na continuidade do circuito impede a corrente por completo. Basta uma única interrupção na continuidade para “abrir” um circuito. Uma vez que quaisquer interrupções tenham sido conectadas novamente e a continuidade do circuito restabelecida, é conhecido como um circuito fechado .

A base para a troca de lâmpadas

O que vemos aqui é a base para ligar e desligar as lâmpadas por interruptores remotos. Como qualquer interrupção na continuidade de um circuito resulta na interrupção da corrente em todo o circuito, podemos usar um dispositivo projetado para interromper intencionalmente essa continuidade (chamado de interruptor ), montado em qualquer local conveniente para onde possamos passar os fios, para controlar o fluxo de corrente no circuito:



É assim que um interruptor montado na parede de uma casa pode controlar uma lâmpada que está montada em um longo corredor, ou mesmo em outra sala, longe do interruptor. A chave em si é construída de um par de contatos condutores (geralmente feitos de algum tipo de metal) forçados juntos por um atuador de alavanca mecânica ou botão de pressão. Quando os contatos se tocam, a corrente é capaz de fluir de um para o outro e a continuidade do circuito é estabelecida. Quando os contatos são separados, o fluxo de corrente de um para o outro é impedido pelo isolamento do ar entre eles e a continuidade do circuito é interrompida.

O interruptor de faca

Talvez o melhor tipo de interruptor a ser mostrado para ilustração do princípio básico seja o interruptor de "faca":







Uma chave faca nada mais é do que uma alavanca condutora, livre para girar em uma dobradiça, entrando em contato físico com um ou mais pontos de contato estacionários que também são condutores. A chave mostrada na ilustração acima é construída em uma base de porcelana (um excelente material isolante), usando cobre (um excelente condutor) para a “lâmina” e pontos de contato. A alça é de plástico para isolar a mão do operador da lâmina condutora do interruptor ao abri-lo ou fechá-lo. Aqui está outro tipo de interruptor de faca, com dois contatos estacionários em vez de um:







A chave faca específica mostrada aqui tem uma “lâmina”, mas dois contatos estacionários, o que significa que ela pode abrir ou interromper mais de um circuito. Por enquanto, não é muito importante estar ciente disso, apenas o conceito básico do que é um switch e como funciona. Chaves faca são ótimas para ilustrar o princípio básico de como uma chave funciona, mas apresentam problemas de segurança distintos quando usados ​​em circuitos elétricos de alta potência. Os condutores expostos em uma chave faca tornam o contato acidental com o circuito uma possibilidade distinta, e qualquer faísca que possa ocorrer entre a lâmina em movimento e o contato estacionário pode inflamar qualquer material inflamável próximo. A maioria dos projetos de interruptores modernos tem seus condutores móveis e pontos de contato vedados dentro de uma caixa de isolamento para mitigar esses riscos. Uma fotografia de alguns tipos de interruptores modernos mostra como os mecanismos de troca são muito mais ocultos do que com o design da faca:

Circuitos Abertos e Fechados

De acordo com a terminologia "aberto" e "fechado" dos circuitos, uma chave que está fazendo contato de um terminal de conexão para o outro (exemplo:uma chave faca com a lâmina tocando totalmente o ponto de contato estacionário) fornece continuidade para o fluxo de corrente através de e é chamado de fechado chave. Por outro lado, uma chave que está interrompendo a continuidade (exemplo:uma chave de faca com a lâmina não tocar o ponto de contato estacionário) não permite que a corrente passe e é chamado de aberto chave. Essa terminologia costuma ser confusa para o novo estudante de eletrônica porque as palavras “aberto” e “fechado” são comumente entendidas no contexto de uma porta, onde “aberto” é igualado à passagem livre e “fechado” ao bloqueio. Com interruptores elétricos, esses termos têm significado oposto:“aberto” significa nenhum fluxo, enquanto “fechado” significa passagem livre de corrente elétrica.

REVER:

• Resistência é a medida de oposição à corrente elétrica.
• Um curto-circuito é um circuito elétrico que oferece pouca ou nenhuma resistência ao fluxo de corrente. Os curtos-circuitos são perigosos com fontes de energia de alta tensão porque as altas correntes encontradas podem causar a liberação de grandes quantidades de energia térmica.
• Um circuito aberto é aquele em que a continuidade foi quebrada por uma interrupção no caminho para a corrente fluir.
• Um circuito fechado é aquele que é completo, com boa continuidade em toda parte.
• Um dispositivo projetado para abrir ou fechar um circuito sob condições controladas é chamado de interruptor .
• Os termos “aberto” e “fechado” referem-se a interruptores, bem como a circuitos inteiros. Uma chave aberta é aquela sem continuidade:a corrente não pode fluir por ela. Um interruptor fechado é aquele que fornece um caminho direto (baixa resistência) para o fluxo da corrente.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Interruptores
• Resistor
• Tensão, corrente e resistência

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