Associação de lâmpadas em série e paralelo

Objetivos:
                Verificar o comportamento da corrente elétrica, ddp e resistência elétrica em circuitos elétricos compostos de lâmpadas, em série e em paralelo.

Revisão Bibliográfica:

                Segundo Wikipédia, 2013, um circuito elétrico é a ligação de elementos elétricos, tais como resistores, indutores, capacitores, fontes de tensão, fontes de corrente e interruptores, de modo que formem pelo menos um caminho fechado para a corrente elétrica. Um circuito elétrico simples, alimentado por pilhas, baterias ou tomadas, sempre apresenta uma fonte de energia elétrica, um aparelho elétrico, fios ou placas de ligação e um interruptor para ligar e desligar o aparelho. Estando ligado, o circuito elétrico está fechado e uma corrente elétrica passa por ele. Esta corrente pode produzir vários efeitos,como: luz, movimento, aquecimento, sons etc.

                Conforme Wikipédia 1 e 2, 2013, circuitos elétricos podem ser associados em série ou em paralelo:
 - Circuito em série: Esse é o tipo de associação onde os resistores são ligados um em seguida do outro, de modo a serem percorridos pela mesma corrente elétrica, onde a tensão elétrica se divide entre o número de resistências, e a resistência equivalente, para esse tipo de associação, é dada pela soma de todas as resistências que fazem parte do circuito. Esse tipo de associação pode ser representado pela equação 01:

Req = R1 + R2 + R3 + R4 …                                    (01)

 - Circuito em paralelo: Nesse tipo de associação, os resistores são ligados um do lado do outro, de forma que todos os resistores fiquem submetidos à mesma diferença de potencial, onde a corrente elétrica total, que circula por este tipo de circuito, é igual a soma da corrente elétrica que atravessa cada um dos resistores, e o valor da resistência equivalente desse tipo de circuito elétrico é sempre menor do que o valor de qualquer uma das resistências que compõem o circuito, ou seja, em representação pela equação 02:

                                                                                    (02)     

Metodologia:
                Foram utilizados dois modelos de circuitos elétricos, um disposto em série para realizar o experimento 1 e outro em paralelo na realização do experimento 2.
 

Experimento 1:
Materiais utilizados:
 - 2 Lâmpadas (40W)
 - 4 Multímetros
 - Fonte de energia elétrica
- 1 Interruptor

                A fonte de energia elétrica utilizada no início do experimento foi de ddp = 223 V. Três multímetros foram selecionados para medir corrente elétrica e as pontas de prova inseridos nas tomadas (inseridos em série no circuito). Um dos multímetros foi selecionado para medir ddp.  
                A Figura 1 apresenta um esquema do modelo de circuito em série utilizado no experimento:

Figura 1 – Esquema do circuito em série.

Experimento 2:
Materiais utilizados:
 - 3 Lâmpadas (40W, 40W e 60W)
 - 5 Multímetros
 - Fonte de energia elétrica

 - 1 Interruptor

A fonte de energia elétrica utilizada no início do experimento foi de ddp = 225 V. Os cabos dos multímetros realizavam a verificação da passagem elétrica por meio das tomadas dispostas antes do interruptor e das lâmpadas do sistema.

A Figura 2 representa o modelo de circuito em paralelo utilizado no experimento 2:

Figura 2 – Esquema do circuito em paralelo.

Dados Obtidos:
                Experimento 1:

                Para iniciar o experimento, foi verificado a potência elétrica das lâmpadas incandescentes, que era de 40W. Foram dispostos os cabos dos multímetros para a verificação da corrente elétrica e o interruptor foi ligado. A medida de intensidade da corrente elétrica, que por ser um circuito fechado em série, apresentou 0,12 A em todas as passagens de corrente (tomadas 1, 2 e 3) e a diferença de potencial elétrico, que se divide entre as resistências, apresentou 138V na primeira lâmpada e 84V na segunda (o voltímetro foi inserido em paralelo a cada lâmpada). A partir desses dados foi possível obter-se a resistência elétrica do circuito, verificada pela Lei de Ohm onde a ddp era de 225V, entao resultou-se em 1850ohms. A resistência elétrica na lâmpada 1 foi de 1150ohms e na lâmpada 2 foi 666,7ohms. Os dados podem ser vistos na Tabela 1. A figura 3 apresenta uma foto do sistema em que aparecem os multímetros nas suas funções de amperímetro e voltímetro. As leituras observadas não são as mesmas da tabela 1, isso porque as montagens foram feitas em dias diferentes e provavelmente as lâmpadas não foram as mesmas.

Tabela 1 – Dados obtidos no experimento 1.

 Figura 3 - Imagem do sistema experimental da associação em série.

Experimento 2:

 Foram utilizadas três lâmpadas, duas de potência nominal 40W e uma de 60W. Foram conectados os cabos dos multímetros, onde quatro deles faziam a leitura da passagem de corrente elétrica e um verificava a ddp, então o interruptor foi ligado. A medida de intensidade da corrente elétrica, que por ser um circuito fechado em paralelo, apresentou 0,16 A nas duas primeiras lâmpadas que eram de 40W e 0,25 A na última lâmpada que era de 60W. A ddp geral do circuito e também sobre cada uma das lâmpadas foi de 225 V. Pela Lei de Ohm,calculou-se a resistência da primeira parte do circuito (entre as duas primeiras lâmpadas) que foi de 1405ohms e na última parte do circuito foi verificado 900ohms. Os dados podem ser vistos na Tabela 2. A figura 4 apresenta uma foto do sistema em que aparecem os multímetros nas suas funções de amperímetro e voltímetro. As leituras observadas não são exatamente as mesmas da tabela 2, isso porque as montagens foram feitas em dias diferentes e provavelmente as lâmpadas não foram as mesmas.

Tabela 2 - Dados obtidos no experimento 2.

Figura 4 - Imagem do aparato experimental da associação em paralelo.

Conclusão:
                Pode – se concluir que, no circuito em série, a intensidade da corrente elétrica permanece constante em todo o percurso do sistema. A ddp total é dividida proporcionalmente a resistência elétrica de cada lâmpada (divisor de tensão). Como a tensão sobre cada lâmpada é menor que a total, a potência real diminuiu proporcionalmente, e a intensidade do brilho fica muito baixa. A resistência elétrica total no circuito é a soma das resistências das lâmpadas.
Por sua vez, o circuito fechado em paralelo apresenta tensão elétrica sobre cada lâmpada igual em todo o sistema, porém, a corrente elétrica total do sistema se divide entre as resistências do circuito. O brilho das lâmpadas permanece normal.

Bibliografia:
WIKIPÉDIA. Circuitos em série. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_série> . Acesso em: 26 abr.2013

WIKIPÉDIA. Circuitos em paralelo. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_paralelo> . Acesso em: 26 abr.2013
WIKIPÉDIA. Circuitos elétricos. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_elétrico> . Acesso em: 26 abr.2013