Efisica

Associação de condutores

 

 

 

Um condutor é representado por um dos dois modos indicados na figura 122.

Os condutores podem ser associados de dois modos: em série, e em paralelo (ou em derivação).

representação de contutores
Figura 122

 

a. Associação em série

 

É aquela na qual os condutores são ligados de maneira que o fim de cada um coincida com o início do seguinte (fig.123).

Associação em série

Figura 123

Sejam as resistências dos condutores; as diferenças de potencial entre seus extremos e V a diferença de potencial entre os extremos da associação. As características da associação em série são as seguintes:

 

1ª Intencidade de corrente

 

A intensidade de corrente que passa por todos os condutores num dado instante é a mesma. Não pode haver aumento nem diminuição da intensidade ao passar do condutor AB para BC, por exemplo, por causa do princípio da conservação da energia.

 

2ª Diferença de potencial

 

Sendo a diferença de potencial entre os extremos do primeiro condutor e i a intensidade de corrente, a potência dissipada nesse primeiro condutor é:

Analogamente, a potência dissipada no segundo condutor é:

A potência dissipada no ene-ésimo é:

A potência dissipada pela associação inteira é a soma das potências dissipadas pelos condutores:

ou

Mas, sendo V a diferença de potencial entre os extremos da associação, podemos escrever que a potência dissipada pela associação é:

Comparando e , temos:

ou

 

Conclusão

 

Numa associação em série de condutores, a diferença de potencial entre os extremos da associação é igual à soma das diferenças de potencial entre os extremos dos condutores.


3ª Resistência condutor equivalente

 

Chama-se condutor equivalente à associação a um condutor capaz de substituir a associação, isto é, que suportando a diferença de potencial V que a associação suporta é percorrido pela mesma corrente i que a associação (fig.124).

Resistência condutor equivalente

Figura 124

Sendo R a resistência do condutor equivalente, pela lei de Ohm temos:

A lei de Ohm, aplicada ao primeiro condutor, dá:

A lei de Ohm, aplicada ao segundo condutor, dá:

A lei de Ohm, aplicada ao ene-ésimo condutor, dá:

Somando-se membro a membro:

Comparando e , resulta:

 

Conclusão

 

Condutores associados em série equivalem a um condutor único cuja resistência é igual à soma das suas resistência.

 

Caso Particular

 

Os condutores tem resistências iguais, isto é, . É fácil provar que neste caso resulta também . Chamando respectivamente, r e v à resistência e à diferença de potencial entre os extremos de cada condutor, temos:

Resistencias em serie

 

b. Associação em paralelo ou em derivação

 

É aquela na qual todos os condutores são ligados entre dois pontos, A e B (fig.125). Cada condutor é chamado uma derivação.

Associação em paralelo ou em derivação

Figura 125

Sejam as resistências dos condutores, as intensidades de corrente nas derivações; I a corrente fora da associação (corrente total); o potencial do ponto A, o do ponto B, de maneira que a diferença de potencial entre A e B é , que chamaremos simplesmente V. As características da associação são as seguintes.

 

1ª Diferença de potencial

 

Todas as extremidades ligadas ao ponto A tem potencial . Todas as ligadas ao ponto B tem o potencial . Logo, todos os condutores suportam a mesma diferença de potencial V.

 

2ª Intensidade de corrente

 

1a lei de Kirchhoff – As intensidades de corrente obedecem a uma lei chamada 1a lei de Kirchhoff, que é: “a intensidade de corrente antes e depois da associação é a mesma e vale a soma das intensidades nas derivações”.

A intensidade antes e depois da associação é a mesma, porque se não fosse, haveria ganho ou perda de corrente enquanto a corrente atravessa a associação. Mas, ganho ou perda de corrente elétrica significa ganho ou perda de energia. Isso é contra o princípio da conservação de energia. Pelo mesmo motivo a intensidade fora da associação é a soma das intensidades nas derivações, isto é:

 

3ª Resistência - 2ª lei de Kirchhoff

A lei de Ohm, aplicada ao 1o condutor dá:

A lei de Ohm, aplicada ao 2o condutor dá:

A lei de Ohm, aplicada ao no condutor dá:

Somando membro a membro essas expressões, temos:

ou

Chama-se condutor equivalente à associação a um condutor que, colocado entre os pontos A e B permite a passagem da corrente com a mesma intensidade I que ela tem fora da associação. Sendo R a resistência do condutor equivalente, temos, de acordo com a sua própria definição:

, ou

Comparando e , temos:

ou

É a 2a lei de Kirchhoff: “o inverso da resistência do condutor equivalente é igual à soma dos inversos das resistências das derivações”.

 

Caso particular

 

Os condutores tem resistências iguais, isto é, (que chamaremos r). Neste caso as intensidades de corrente nas derivações também são iguais: (que chamaremos i).

A 1a lei de Kirchhoff fica:

(n parcelas)

ou

A 2a lei de Kirchhoff fica:

ou

Neste caso particular a resistência da associação é igual a da resistência de cada condutor. E a intensidade da corrente total é n vezes maior que a corrente de cada condutor.

Resistores em paralelo

 

 

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