Por Robert Hazen, Ph. D., George Mason University
circuitos elétricos são conceitos importantes que têm aplicações práticas em nossas vidas diárias. É um conceito muito simples que incorpora três componentes diferentes—uma fonte de energia elétrica, um dispositivo, e um circuito fechado de material condutor.
Fonte de Energia Elétrica
O primeiro componente de um circuito elétrico é a fonte de energia elétrica que permite que os elétrons para mover. Essa fonte pode ser uma bateria, uma célula solar ou uma usina hidrelétrica—um lugar onde há um terminal positivo e um terminal negativo e de onde a carga pode fluir de um para o outro. Esse impulso de carga elétrica é chamado de tensão cujo potencial é medido em volts.
Dispositivo no Circuito Elétrico
O segundo componente é o dispositivo. Ele responde à corrente que passa por ele. Hoje, um dispositivo é algo que pode ser conectado a uma tomada de parede e usado com eletricidade. O loop é geralmente fechado usando um pedaço de material condutor. Geralmente é um fio, mas existem outros tipos de materiais que também podem fechar o loop. Por exemplo, existem várias tiras de metal dentro da televisão que foram depositadas em uma superfície de plástico que pode ser o material condutor ou mesmo em alguns casos, o chassi de um dispositivo que se torna parte do circuito fechado.
Resistência do Circuito Elétrico
O terceiro componente é a resistência; cada circuito tem alguma resistência ao fluxo de elétrons. Os elétrons colidem com outros elétrons e átomos que compõem o fio e eles, assim, convertem parte de sua energia em calor. Simplesmente não é possível transferir energia de uma forma para outra sem perder parte dessa energia como calor.
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Lanterna como um circuito elétrico
a lanterna é um dispositivo simples que incorpora todos os três desses componentes. As duas baterias na lanterna são a fonte.
a lâmpada no final da lanterna é o dispositivo no qual a corrente flui. A corrente flui através de um filamento muito pequeno que aquece até uma temperatura muito alta por causa da Resistência Elétrica. Como resultado, o filamento brilha intensamente.
o circuito é finalmente completado por uma tira de metal que desce pelo cano lateral da lanterna. Há também uma bobina de fio em uma extremidade da lanterna e na outra extremidade há os pontos de contato para a bateria, bem como a outra tira de fio que juntos completam o circuito.
Interruptor, Fusível e Disjuntores
Lanternas e a maioria dos outros aparelhos elétricos também têm uma opção. Um interruptor é meramente um dispositivo que ajude a quebrar o laço contínuo do material de condução.
quando o interruptor está aberto, não há fluxo de corrente, mas quando o interruptor está fechado, há um fluxo. Basicamente, todos os circuitos funcionam assim. Mesmo no circuito conectado à parede do seu quarto, há um loop contínuo de fio que se estende de sua casa até a usina.
um fusível ou disjuntor é usado para evitar grandes incêndios devido a sobrecargas. Um fusível é projetado para queimar se a corrente ficar muito alta.
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tipos de circuitos elétricos
existem dois tipos de circuitos encontrados em residências e outros dispositivos comuns; ou seja, circuitos em série e circuitos paralelos.
circuitos em Série— os circuitos em série consistem em vários dispositivos, cada um deles ligados um após o outro em apenas um único loop grande. No entanto, dispositivos diferentes têm tensões diferentes entre eles, a mesma corrente flui através de cada dispositivo no circuito em série.
se algum dos dispositivos em um circuito em série estiver quebrado, todo o circuito falhará. Por exemplo, se houver três lâmpadas conectadas em uma série, em apenas um loop de fio conectado a uma bateria. Se uma lâmpada for desparafusada, todo o circuito falhará.
circuitos paralelos – em circuitos paralelos, diferentes dispositivos são dispostos de modo que uma única fonte forneça tensão para separar loops de fio. A tensão em cada dispositivo através do circuito é exatamente a mesma, mas em geral dispositivos diferentes verão correntes diferentes. Nesse caso, cada dispositivo funcionará mesmo que os outros falhem.
por exemplo, se duas lâmpadas estiverem ligadas em paralelo e uma estiver desparafusada, a outra funcionará. As luzes modernas da árvore de Natal são feitas em circuitos paralelos para que, mesmo que uma única luz queime, todo o fio não precise ser jogado fora.
esta é uma transcrição da série de vídeos a alegria da ciência. Cuidado, no Wondrium.
sistematizando relações entre circuitos elétricos-leis de Kirchhoff
o comportamento sistematizado dos circuitos é de imensa importância na engenharia elétrica e é explicado pelas leis de Kirchhoff. A primeira lei afirma: “a energia produzida pela fonte é igual à energia consumida no circuito, incluindo o calor que é perdido como resultado da resistência.”
a segunda lei afirma: “a corrente que flui para qualquer junção é igual à soma das correntes que fluem para fora dessa junção.”Isso significa que a corrente é elétrons que fluem através dos fios e o número de elétrons que fluem para uma junção é igual ao número de elétrons que fluem para fora dessa junção.
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as diferentes formas de energia elétrica são fundamentalmente as mesmas?
Michael Faraday fez pesquisas sistemáticas cuidadosas de todos esses diferentes tipos de eletricidade. Ele foi capaz de demonstrar que todas essas diferentes formas de eletricidade produziram exatamente o mesmo tipo de fenômeno e resultaram do movimento de elétrons.Faraday concluiu que todas as formas de energia produziram faíscas, podem fluir através de fios e podem ser feitas para fazer o trabalho. Sua pesquisa também mostrou pela primeira vez que a eletricidade animal de uma enguia elétrica, a eletricidade proveniente de uma bateria e a eletricidade de um raio eram todos o mesmo fenômeno.
Corrente Elétrica e Potência
O fluxo ou movimento de elétrons através do circuito elétrico é chamado de corrente elétrica. A corrente é medida em amperes. Um ampere corresponde a cerca de 6 bilhões de elétrons passando um ponto nesse circuito a cada segundo.
outro termo importante associado à eletricidade é a energia. O poder é definido como trabalho dividido pelo tempo. Em um circuito elétrico, a potência é igual à tensão atual, medida em watts. Quanto maior a potência, mais rápida a energia consumida por esse objeto, seja uma lâmpada, um amplificador ou qualquer dispositivo elétrico.
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perguntas comuns sobre contribuições de Alessandro Volta e invenção da bateria
quando a corrente flui através de um filamento muito pequeno, aquece até uma temperatura muito alta por causa da Resistência Elétrica. Isso faz com que o filamento queime brilhantemente e, assim, a lâmpada da lanterna brilha.
fusíveis e disjuntores são projetados para evitar que equipamentos elétricos sejam danificados devido à sobrecarga. Embora os fusíveis precisem ser substituídos após uma sobrecarga,os disjuntores precisam ser redefinidos.
o fluxo de elétrons através de um circuito elétrico é chamado de corrente elétrica e é medido em amperes.
as luzes da árvore de Natal dos tempos antigos eram um tipo de circuito em série onde, se uma lâmpada não funcionasse, todo o circuito falharia. No entanto, as luzes modernas da árvore de Natal seguem o princípio dos circuitos paralelos