4. Straffesakssystemene
4.5 Effektiv oppgaveløsning?
associações de lâmpadas em série e em paralelo‖
A corrente elétrica nas associações de lâmpadas em
série e em paralelo
Constituição do grupo:
147 Tema a investigar
A corrente elétrica nas associações de lâmpadas em série e em paralelo.
O que sabemos sobre o tema
Circuitos em série – A corrente elétrica percorre um único “caminho”, os componentes do
circuito encontram-se todos ligados uns a seguir aos outros. - Se uma lâmpada fundir, a outra não acende.
- Abrindo o interruptor, as lâmpadas apagam-se.
Circuito em paralelo – Há mais do que um trajeto para a corrente elétrica; os componentes
do circuito estão ligados formando derivações (ramos) do circuito principal.
- Quando uma lâmpada funde numa das derivações, só acendem as lâmpadas de outra derivação.
- Em nossas casas, todos os recetores estão ligados em paralelo; quando uma lâmpada funde, as outras continuam acesas.
A intensidade da corrente elétrica (I) é a quantidade de carga elétrica que passa, por unidade de tempo, numa secção do circuito.
A unidade da intensidade é o ampere (A), da quantidade de carga é o coulomb (C) e do
tempo é o segundo (s).
Os aparelhos que medem a intensidade da corrente (amperímetros) são sempre instalados
em série num circuito.
A diferença de potencial mede a energia transferida para o circuito elétrico por unidade de carga.
A diferença de potencial representa-se pela letra U, exprime-se em volt (V) e mede-se com um voltímetro.
Para medir a d.d.p. o voltímetro tem de ser instalado em paralelo com os elementos em cujos terminais se pretende medir a diferença de potencial.
O que gostaríamos de saber
Como se relaciona a intensidade da corrente elétrica ao longo de um circuito com recetores ligados em série e ligados em paralelo.
Como se relaciona a diferença de potencial entre os terminais de uma associação de recetores associados em série e em paralelo.
O que vamos investigar
A intensidade de corrente num circuito em série e num circuito em paralelo. A diferença de potencial num circuito em série e em paralelo.
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CARTA DE PLANIFICAÇÃO
Fatores que podem influenciar a intensidade da corrente eléctrica
Questões – problema a investigar
Tipo de ramificações num circuito
O que acontece à intensidade da corrente elétrica num circuito em série O que acontece à intensidade da corrente
elétrica num circuito em paralelo
Fatores que podem influenciar a diferença de potencial
Questões – problema a investigar
Tipo de ramificações num circuito
O que acontece à diferença de potencial num circuito em série
O que acontece à diferença de potencial num circuito em paralelo
Questão – PROBLEMA 1
O que acontece à intensidade da corrente num circuito em série.
Questão – PROBLEMA 2
O que acontece à intensidade da corrente num circuito em paralelo. Objetivos da investigação
▪ Realizar uma atividade prática de investigação. ▪ Realizar uma atividade em grupo.
▪ Construir circuitos em série e em paralelo.
▪ Saber determinar valores de intensidade da corrente e de diferença de potencial utilizando amperímetros e voltímetros, respetivamente.
Objetivos gerais: ▪ Experimentar. ▪ Discutir as observações. ▪ Efetuar registos. ▪ Tirar conclusões. Objetivos específicos:
▪ Efetuar previsões sobre de que forma se relaciona a intensidade da corrente em circuitos em série e em paralelo.
▪ Efetuar previsões sobre o efeito do tipo de circuito (em série ou em paralelo) na diferença
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Questão – PROBLEMA 3
O que acontece à diferença de potencial num circuito em série.
Questão – PROBLEMA 4
O que acontece à diferença de potencial num circuito em paralelo.
O que podemos fazer para responder às questão-problema
Construir circuitos eléctricos, com os mesmos elementos, dispostos em série e em paralelo, medindo a intensidade de corrente e a diferença de potencial em cada caso.
ANTES DA EXPERIMENTAÇÃO
O que vamos mudar O que vamos medir
A instalação dos recetores num circuito.
A intensidade de corrente e o brilho da lâmpada – questões 1 e 2.
A diferença de potencial – questões 3 e 4.
O que vamos manter e como
Os recetores: vamos utilizar sempre as mesmas lâmpadas.
O número de recetores: vamos utilizar sempre duas lâmpadas. Os condutores: vamos manter os condutores (tamanho, espessura e material) A pilha: vamos manter sempre a mesma pilha
Como vamos fazer: O que vamos utilizar:
- Construir dois circuitos: um com as lâmpadas associadas em série e outro com as lâmpadas associadas em paralelo.
- Instalar os aparelhos de medida e registar os valores de intensidade e diferença de potencial.
2 pilhas de 4,5V cada 2 lâmpadas iguais
1 voltímetro; 1 amperímetro Fios de ligação; Crocodilos Interruptor
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Como vamos registar:
Depois das medições efetuadas, os dados serão registados numa tabela de dupla entrada, com duas linhas, em que uma linha será para registo de dados relativos ao circuito em série e outra para registo de dados relativos ao circuito em paralelo. Terá ainda 3 colunas, para o registo de valores lidos nos 3 amperímetros. (A1, A2 e A3)
Desenhar-se-ão os esquemas dos circuitos construídos, usando os símbolos reconhecidos internacionalmente.
Questões 1 e 2: O que acontece à intensidade da corrente num circuito em série e num
circuito em paralelo.
Esquemas dos circuitos 1 e 2:
Tabela com dados de Intensidade nos circuitos 1 e 2:
Intensidade (A1) Intensidade (A2) Intensidade (A3)
Série 0,45 0,45 0,45
Paralelo 0,90 0,90 1,80
Registo de observações: No circuito em série o brilho das lâmpadas é igual, mas fraco, e no
circuito em paralelo, embora o brilho das lâmpadas seja igual, é mais intenso. O que pensamos que vai acontecer e porquê:
Prevemos que tanto a intensidade da corrente como a diferença de potencial sejam iguais num circuito com os recetores associados em série ou em paralelo, porque estamos a utilizar as mesmas fontes de energia e recetores iguais.
A1 A2 A3 A1 A2 A3
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Como vamos registar:
Questões 3 e 4: O que acontece à diferença de potencial (d.d.p.) num circuito em série e
num circuito em paralelo. Esquemas dos circuitos 3 e 4:
Tabela com dados de diferença de potencial (d.d.p.) nos circuitos 3 e 4:
d.d.p. 1 (V1) d.d.p. 2 (V2) d.d.p. 3 (V3)
Série 4,5 4,5 9,0
Paralelo 9,0 9,0 9,0
Registo de observações: No circuito em série o brilho das lâmpadas é igual, mas fraco e no
circuito em paralelo, embora o brilho das lâmpadas seja igual, é mais intenso.
EXPERIMENTAÇÃO:
Execução da planificação elaborada.
APÓS A EXPERIMENTAÇÃO
Verificamos que (procura de regularidades nos resultados):
Questão 1: O que acontece à intensidade da corrente num circuito em série
A intensidade de corrente num circuito em série mantém-se constante, em qualquer ponto do circuito, sendo o brilho das lâmpadas igual, mas fraco.
Questão 2: O que acontece à intensidade da corrente num circuito em paralelo
A intensidade de corrente no troço principal é igual à soma das intensidades de corrente nos dois ramos em paralelo. O brilho das lâmpadas é intenso.
Questão 3: O que acontece à diferença de potencial num circuito em série
A diferença de potencial na pilha é igual à soma da diferença de potencial nas duas lâmpadas. O brilho das lâmpadas é fraco.
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Verificamos que (procura de regularidades nos resultados):
A diferença de potencial na pilha é igual à diferença de potencial de cada uma das lâmpadas ligadas em paralelo. O brilho das lâmpadas é intenso.
Resposta às questões-problema:
Questão 1: O que acontece à intensidade da corrente num circuito em série
Num circuito em série, a intensidade da corrente elétrica é a mesma em qualquer ponto do circuito. I = I1 = I2
Questão 2: O que acontece à intensidade da corrente num circuito em paralelo
Num circuito em paralelo a intensidade da corrente que percorre o circuito principal é igual à soma das intensidades da corrente das derivações. I = I1 + I2
Questão 3: O que acontece à diferença de potencial num circuito em série
A diferença de potencial em circuitos com lâmpadas associadas em série é igual à soma das d.d.p. entre os extremos de cada recetor. U = U1 + U2
Questão 4: O que acontece à diferença de potencial num circuito em paralelo
A diferença de potencial em circuitos com lâmpadas associadas em paralelo é igual à diferença de potencial entre os extremos de cada recetor. U = U1 = U2
CONCLUINDO:
Qual a validade das nossas previsões
As nossas previsões estavam erradas. Embora as fontes e recetores fossem iguais, o facto de existirem percursos diferentes (em série apenas um percurso e em paralelo vários percursos) para a passagem da corrente elétrica faz com que a energia seja distribuída de forma
diferente.
A conclusão é válida nas condições em que foi efetuado o estudo.
Quais os limites de validade da conclusão A conclusão é válida nas condições em que foi efetuado o estudo.
Como vamos divulgar a nossa investigação
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