Em trabalhos práticos, é frequente necessitarmos de um resistor de cujo valor de resistência elétrica não dispomos no momento, ou que não seja fabricado pelas firmas especializadas. Nestes casos, a solução do problema é obtida através da associação de outros resistores com o objetivo de se obter o resistor desejado.
Podemos associar resistores das mais variadas formas, porém daremos um destaque especial, neste capítulo, às associações em série, paralelo e mista.
É importante observarmos que, qualquer que seja a associação efetuada, estaremos sempre interessados em obter o resistor equivalente , ou seja, obter um resistor único que, colocado entre os mesmos pontos A e B de uma associação, fique sujeito à mesma ddp e seja percorrido por uma corrente de intensidade igual à da associação.
Em circuitos elétricos utiliza-se o conceito de nó, que é a junção de três ou mais ramos de circuito.
Exemplo:
• São nós:
• Não são nós:
Tal conceito é muito importante no estudo das associações em série e paralelo de elementos de um circuito elétrico.
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Associação em Série
Um conjunto de resistores quaisquer é dito associado em série quando todos os resistores forem percorridos pela mesma corrente elétrica.
Para que tenhamos uma associação em série, é necessário que os resistores sejam ligados um em seguida ao outro, ou seja, não pode haver nó entre os resistores. A figura abaixo ilustra uma associação em série de n resistores.
Para determinarmos o resistor equivalente a uma associação em série de n resistores, devemos lembrar que a corrente elétrica é a mesma, tanto para o resistor equivalente quanto para os resistores associados, e que a ddp no resistor equivalente é a soma das ddps em cada resistor associado.
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Resistor Equivalente
Sendo:
e sendo
temos:
ou seja:
O resistor equivalente a uma associação em série possui uma resistência elétrica igual à soma das resistências elétricas dos resistores associados e, conseqüentemente, esse valor é maior que o maior dos resistores que compõem a associação.
Portanto, uma associação em série de resistores apresenta as seguintes propriedades:
- A corrente elétrica é a mesma em todos os resistores.
- A ddp nos extremos da associação é igual à soma das ddps em cada resistor.
- A resistência equivalente é igual à soma das resistências dos resistores associados.
- O resistor associado que apresentar a maior resistência elétrica estará sujeito à maior ddp.
- A potência dissipada é maior no resistor de maior resistência elétrica.
- A potência total consumida é a soma das potências consumidas em cada resistor.
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Associação em Paralelo
Um conjunto de resistores quaisquer é dito associado em paralelo quando todos os resistores estiverem submetidos à mesma diferença de potencial.
Para que isso aconteça, todos os resistores devem ser ligados aos mesmos nós A e B, conforme a figura abaixo.
Para determinarmos o resistor equivalente a uma associação de n resistores em paralelo, devemos nos lembrar de que todos os resistores estão submetidos à mesma ddp e que a corrente elétrica total da associação é a soma das correntes elétricas em cada resistor.
Sendo:
temos:
ou seja:
ou, de modo geral:
O resistor equivalente apresenta uma resistência elétrica cujo inverso é igual à soma dos inversos das resistências dos resistores que compõem a associação e, conseqüentemente, a resistência do resistor equivalente é menor que a menor das resistências associadas.
Casos Particulares:
1. No caso dos n resistores apresentarem a mesma resistência , ou seja, R 1 = R 2 = … = R n = R , o resistor equivalente terá uma resistência dada por:
2. Se a associação é composta por apenas dois resistores R 1 e R 2 , o resistor equivalente é dado por:
ou
ou seja, a resistência equivalente é dada pelo produto dividido pela soma das resistências dos resistores associados.
Portanto, uma associação em paralelo apresenta as seguintes propriedades:
1. a ddp (voltagens) é a mesma para todos os resistores;
2. a corrente elétrica total da associação é a soma das correntes elétricas em cada resistor;
3. o inverso da resistência equivalente é igual à soma dos inversos das resistências associadas;
4. a corrente elétrica é inversamente proporcional à resistência elétrica, ou seja, na maior resistência passa a menor corrente elétrica;
5. a potência elétrica é inversamente proporcional à resistência elétrica, portanto, no maior resistor temos a menor dissipação de energia;
6. a potência total consumida é a soma das potências consumidas em cada resistor.
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Associação Mista
Denominamos associação mista de resistores toda associação que pode ser reduzida à associação em série e em paralelo.
Para calcularmos o resistor equivalente a uma associação mista, devemos resolver as associações singulares (série ou paralelo) que estão evidentes e, a seguir, simplificar o circuito até uma única ligação singular.
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Cálculo da Resistência Equivalente numa Associação Mista
Consideremos a associação:
Para resolvermos esta associação, devemos proceder do seguinte modo:
1. Identificamos e nomeamos todos os nós da associação, tomando o cuidado para denominar com a mesma letra aqueles nós que estiverem ligados por um fio sem resistência elétrica, pois representam pontos que estão ao mesmo potencial elétrico. Dessa forma já percebemos os resistores em série ou em paralelo.
2. Lançamos numa mesma reta: os terminais da associação, que ocuparão os extremos, e os nós encontrados, que ficarão entre estes.
3. Redesenhamos os resistores nessa reta, já substituindo aqueles em série ou em paralelo pelos respectivos resistores equivalentes, tomando cuidado para fazê-lo nos terminais (letras) corretos.
4. Prosseguimos dessa forma até chegar a um único resistor, que é o resistor equivalente da associação.
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Curto-Circuito
Dizemos que um elemento de um circuito está em curto-circuito quando ele está sujeito a uma diferença de potencial nula.
Exemplo:
No circuito acima, a lâmpada L 2 está em curto-circuito, pois ela está ligada nos terminais A e B, que apresentam DDP nula devido estarem ligados por um fio ideal. Portanto, a lâmpada L 2 está apagada, por não passar corrente elétrica através dela. A corrente elétrica, ao chegar ao ponto A, passa totalmente pelo fio ideal (sem resistência elétrica).
Nessas condições, o circuito dado pode ser representado pela figura a seguir.
Se tiver algo a corrigir, acrescentar ou alguma duvida sinta-se livre para comentar.
Em breve postarei alguns exercícios referentes a esse assunto.
Fonte: Física 4 – Eletrodinâmica (Editora COC)
