Qual Lâmpada Brilha Mais: Série vs Paralelo? Entenda a Física e Por Que Acontece

Duas Lâmpadas de 80W e 100W Conectadas em Série e Paralelo – Qual Brilhará Mais?

A pergunta mais confusa que recebemos é: se duas lâmpadas são conectadas em série e depois em paralelo, qual brilhará mais e quais são as razões exatas? Bem, há muita informação na web, mas vamos explicar em detalhes passo a passo para calcular os valores exatos e eliminar a confusão.

Primeiro, lembre-se de que a lâmpada com maior resistência e que dissipa mais potência no circuito (seja série ou paralelo) brilhará mais. Em outras palavras, o brilho da lâmpada depende da tensão, corrente (V x I = Potência) e resistência.

Também lembre-se de que a potência dissipada em Watts não é a unidade de brilho. A unidade de brilho é lúmens (denotada por lm, unidade derivada do SI de fluxo luminoso) também conhecida como candela (unidade base de intensidade luminosa). Mas o brilho da luz é diretamente proporcional à potência da lâmpada. É por isso que a lâmpada com maior potência brilhará mais.

Quando as Lâmpadas Estão Conectadas em Série

Potências das lâmpadas são diferentes e conectadas em circuito série:

Suponha que temos duas lâmpadas de 80W (Lâmpada 1) e 100W (Lâmpada 2), tensão nominal de ambas é 220V e conectadas em série com tensão de alimentação de 220V CA. Nesse caso, a lâmpada com maior resistência e maior dissipação de potência brilhará mais que a outra. Ou seja, a Lâmpada de 80W (1) brilhará mais e a lâmpada (2) de 100W ficará mais fraca na conexão em série. Em resumo, em série, ambas as lâmpadas têm a mesma corrente fluindo através delas. A lâmpada com maior resistência terá maior queda de tensão e, portanto, maior dissipação de potência e brilho. Como? Veja os cálculos e exemplos abaixo.

Potência

P = V x I ou P = I²R ou P = V²/R

Agora, a resistência da Lâmpada 1 (80W);

Sabemos que a corrente é a mesma e as tensões são aditivas em circuito série, mas a tensão nominal das lâmpadas é 220V.

Tensão em circuito série: V_T = V₁ + V₂ + V₃ …+ V_n

Corrente em circuito série: I_T = I₁ = I₂ = I₃ …I_n

Portanto,

R = V² / P₈₀

R_80W = 220² / 80W

R_80W = 605Ω

E a resistência da Lâmpada 2 (100W);

R = V² / P₁₀₀

R_100W = 220² / 100W

R_100W = 484Ω

Agora, a corrente;

I = V/R

= V / (R_80W + R_100W)

= 220V / (605Ω + 484Ω)

I = 0,202A

Agora,

Potência dissipada pela Lâmpada 1 (80W)

P = I²R

P_80W = (0,202A)² x 605Ω

P_80W = 24,68 W

Potência dissipada pela Lâmpada 2 (100W)

P = I²R₁₀₀

P_100W = (0,202A)² x 484Ω

P_100W = 19,74 W

Portanto, comprovado que a potência dissipada P_80W > P_100W, ou seja, a Lâmpada 1 (80W) tem maior dissipação de potência que a lâmpada 2 (100W). Portanto, a lâmpada de 80W é mais brilhante que a de 100W quando conectadas em série.

Você também pode encontrar a queda de tensão em cada lâmpada e depois encontrar a dissipação de potência por P = V x I da seguinte forma para verificar.

V = I x R ou I = V/R ou R = V/I … (Lei de Ohm Básica)

Para Lâmpada 1 (80W)

V₈₀ = I x R₈₀ = 0,202 x 605Ω = 122,3V

V₈₀ = 122,3V

Para Lâmpada 2 (100W)

V₁₀₀ = I x R₁₀₀ = 0,202 x 484Ω = 97,7V

V₁₀₀ = 97,7V

Agora,

Potência dissipada pela Lâmpada 1 (80W)

P = V²₈₀/R₈₀

P_80W = 122,3²V / 605Ω

P_80W = 24,7 W

Potência dissipada pela Lâmpada 2 (100W)

P = V²₁₀₀/R₁₀₀

P_100W = 97,7²V / 484Ω

P_100W = 19,74 W

Tensão total no circuito série

V_T = V₈₀ + V₁₀₀ = 122,3 + 97,7 = 220V

Novamente comprovado que a lâmpada de 80W tem maior dissipação de potência que a de 100W quando conectadas em série. Portanto, a lâmpada de 80W brilhará mais que a de 100W quando conectadas em série.

Quando as Lâmpadas Estão Conectadas em Paralelo

Potências das lâmpadas são diferentes e conectadas em circuito paralelo:

Agora temos as mesmas duas lâmpadas de 80W (Lâmpada 1) e 100W (Lâmpada 2) conectadas em paralelo na tensão de alimentação de 220V CA. Nesse caso, o mesmo acontece: a lâmpada com mais corrente e maior dissipação de potência brilhará mais que a outra. Desta vez, a Lâmpada de 100W (2) brilhará mais e a lâmpada 1 de 80W ficará mais fraca. Em resumo, em paralelo, ambas as lâmpadas têm a mesma tensão. A lâmpada com menor resistência conduzirá mais corrente e, portanto, terá maior dissipação de potência e brilho. Confuso? O caso se inverteu. Veja os cálculos e exemplos abaixo para esclarecer.

Potência

P = V x I ou P = I²R ou P = V²/R

Agora, a resistência da Lâmpada 1 (80W);

Sabemos que as tensões são iguais no circuito paralelo e a tensão nominal das lâmpadas é 220V.

Tensão em circuito paralelo: V_T = V₁ = V₂ = V₃ …V_n

Corrente em circuito paralelo: I_T = I₁ + I₂ + I₃ …I_n

Portanto,

R = V² / P

R_80W = 220² / 80W

R_80W = 605Ω

E a resistência da Lâmpada 2 (100W);

R = V² / P

R_100W = 220² / 100W

R_100W = 484Ω

Agora,

Potência dissipada pela Lâmpada 1 (80W), pois as tensões são iguais em circuito paralelo.

P = V²/R₁

P_80W = (220V)² / 605Ω

P_80W = 80 W

Potência dissipada pela Lâmpada 2 (100W)

P = V²/R₂

P_100W = (220V)² / 484Ω

P_100W = 100 W

Portanto, comprovado P_100W > P_80W, ou seja, a Lâmpada 2 (100W) tem maior dissipação de potência que a lâmpada 1 (80W). Portanto, a lâmpada de 100W é mais brilhante que a de 80W quando conectadas em paralelo.

Para verificar, você também pode encontrar a corrente para cada lâmpada e depois a dissipação de potência por P = V x I. Usamos a tensão nominal da lâmpada, 220V.

I = P / V

Para Lâmpada 1 (80W)

I₈₀ = P₈₀ / 220 = 80W / 220 = 0,364A

I₈₀ = 0,364A

Para Lâmpada 2 (100W)

I₁₀₀ = P₁₀₀ / 220 = 100W / 220 = 0,455A

I₁₀₀ = 0,455A

Agora,

Potência dissipada pela Lâmpada 1 (80W), pois as tensões são iguais no circuito paralelo.

P = I²R₁

P_80W = 0,364²A x 605Ω

P_80W = 80 W

Potência dissipada pela Lâmpada 2 (100W)

P = I²R₂

P_100W = 0,455²A x 484Ω

P_100W = 100 W

Corrente total no circuito paralelo

I_T = I₁ + I₂ = 0,364 + 0,455 = 0,818A

Novamente comprovado que a lâmpada de 100W tem maior dissipação de potência que a de 80W quando conectadas em paralelo. Portanto, a lâmpada de 100W brilhará mais que a de 80W quando conectadas em paralelo.

Sem Cálculos e Exemplos

Cálculos e exemplos são para iniciantes. Para simplificar, lembre-se sempre: A lâmpada com "alta potência" terá "menor resistência". O filamento da lâmpada com alta potência é mais grosso que o de menor potência. No nosso caso, o filamento da lâmpada de 80W é mais fino que o de 100W.

Em outras palavras, lâmpada de 100W tem menor resistência e lâmpada de 80W tem alta resistência.

Quando as lâmpadas estão conectadas em Série

Sabemos que a corrente em circuito série é a mesma em cada ponto, ou seja, ambas as lâmpadas recebem a mesma corrente e as tensões são diferentes. Obviamente, a queda de tensão na lâmpada de maior resistência (80W) será maior. Por isso, a lâmpada de 80W brilhará mais que a de 100W conectada em série, porque a mesma corrente flui através de ambas, onde a lâmpada de 80W tem mais resistência devido à menor potência, pois o filamento é mais fino, o que significa que dissipa mais potência (P=V²/R onde a potência é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência) e produz mais calor e luz que a lâmpada de 100W.

Quando as lâmpadas estão conectadas em Paralelo

Também sabemos que a tensão em circuito paralelo é a mesma em cada seção, o que significa que ambas as lâmpadas têm a mesma queda de tensão. Agora, mais corrente fluirá na lâmpada que tem menor resistência, que é a de 100W desta vez, o que significa que a lâmpada de 100W dissipa mais potência que a de 80W (P=I²R) onde corrente e resistência são diretamente proporcionais à potência. Portanto, a lâmpada de 100W brilhará mais em circuito paralelo.

Como Saber se as Lâmpadas Estão Conectadas em Série ou Paralelo?

A maioria das instalações elétricas residenciais são ligadas em paralelo ou série-paralelo, não em série, pois a fiação paralela tem vantagens sobre a série. Por isso, notamos que lâmpadas de maior potência brilham mais que as de menor potência. Nesse caso, a lâmpada de 100W brilha mais que a de 60W ou 80W.

Agora, você deve saber que a lâmpada com maior potência brilhará mais quando conectada em paralelo e a lâmpada com menor potência brilhará mais no caso de fiação em série e vice-versa.

Pontos-chave:

• Em circuito série, a lâmpada de 80W brilha mais devido à maior dissipação de potência em vez da de 100W.
• Em circuito paralelo, a lâmpada de 100W brilha mais devido à maior dissipação de potência em vez da de 80W.
• A lâmpada que dissipa mais potência brilhará mais.
• Em série, ambas as lâmpadas têm a mesma corrente. A de maior resistência tem maior queda de tensão e, portanto, maior dissipação de potência e brilho.
• Em paralelo, ambas as lâmpadas têm a mesma tensão. A de menor resistência conduz mais corrente e, portanto, maior dissipação de potência e brilho.
• A maioria das lâmpadas residenciais são ligadas em paralelo.

Nota e Importante Saber:

• A temperatura muda em lâmpadas reais, então a Lei de Ohm não se aplica estritamente, pois é aplicável quando a resistência é constante, mas a resistência depende da temperatura.
• O coeficiente de temperatura das lâmpadas deve ser considerado. Nós o negligenciamos para usar a Lei de Ohm por simplicidade.
• No caso de lâmpadas incandescentes e filamento de tungstênio, a incandescente é um dispositivo não linear (resistência) com coeficiente de temperatura positivo.