O que acontece quando uma lâmpada e ligada em uma ddp maior do que a ddp nominal?

Os curto-circuitos são assim chamados porque representam o caminho mais curto que a corrente elétrica pode realizar em um circuito. Para compreender melhor esse fenômeno, faremos uma análise detalhada de como ocorre um curto-circuito.

O circuito elétrico é o caminho que a corrente percorre entre os dois terminais de uma fonte de tensão. Normalmente ele é composto por um gerador de eletricidade e resistências elétricas, de forma que, quando o circuito é fechado, estabelece-se uma corrente elétrica entre os seus terminais. Observe a figura a seguir:

O que acontece quando uma lâmpada e ligada em uma ddp maior do que a ddp nominal?

Um circuito elétrico é constituído por uma fonte de tensão e resistências elétricas nas quais é estabelecida uma corrente elétrica

Na figura, as duas resistências estão em paralelo. Sendo assim, a ddp em cada resistor é igual à tensão da fonte (V). Já a corrente elétrica é proporcional à resistência em cada resistor. Se as duas resistências forem iguais, então a corrente elétrica será igual nos dois resistores. Mas se diminuirmos o valor da resistência em R1, haverá um aumento na corrente elétrica que passa por ele e também na corrente elétrica fornecida pela fonte.

Considerando agora um caso extremo, em que o valor de R1 é bem próximo da resistência do condutor do circuito, a corrente elétrica que passa pelo pelo resistor é muito elevada, bem como a corrente que entra no circuito. Já a corrente no outro resistor, R2,é praticamente nula. Esse tipo de situação é o que caracteriza um curto-circuito.

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Resumindo, podemos utilizar a seguinte definição:

Um curto-circuito ocorre quando a resistência elétrica em um circuito é muito pequena e a corrente elétrica que o atravessa atinge uma intensidade muito elevada.”

Esse aumento na corrente elétrica causa uma grande liberação de energia e, consequentemente, um superaquecimento dos condutores. Essa liberação de calor pode ser obtida matematicamente.

Primeiro utilizamos a Lei de Ohm para relacionar a corrente (i) com a tensão elétrica (V) e a resistência (R) de um circuito:

i = V
     R

Em seguida, calculamos a potência dissipada no resistor, que representa a quantidade de energia que é transformada em calor por efeito Joule, com a expressão:

P = V.i

Substituindo i, temos:

P = V2
      R

A partir da equação obtida, podemos concluir que a potência dissipada é inversamente proporcional ao valor da resistência. Assim, quanto menor a resistência, maior é a dissipação de energia elétrica no condutor. Note que, na equação acima, se R tende a zero (R→0), P tende ao infinito (P→∞).

A dissipação instantânea de energia que ocorre em um curto-circuito pode gerar faíscas e explosões, ocasionando vários danos nos circuitos elétricos, além de poder originar incêndios devastadores em residências e indústrias. Para evitar esse tipo de acidente, são utilizados os fusíveis e os disjuntores, que são dispositivos que detectam a alteração da corrente elétrica e interrompem sua passagem automaticamente.

4 de março, 2013 às 17:22 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletricidade

Uma lâmpada foi fabricada para ser ligada em 220 V e então sua potência nominal é 100 W. Se por ventura ela for ligada a uma rede elétrica de 127 V, qual será sua potência?

Pergunta originalmente feita em http://br.answers.yahoo.com/

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

A resposta a essa questão é mais complexa do que usualmente se imagina!

A potência desenvolvida em uma lâmpada (P) é igual ao quadrado da tensão elétrica (ddp elétrica) eficaz (U) que se lhe aplica dividida pela resistência elétrica da lâmpada (R). P = Uˆ2/R . Se a resistência elétrica fosse constante, é fácil demonstrar que a potência (P’) desenvolvida sob uma tensão eficaz U’ é dada por P’ = (U’/U)^2 . P . Ou seja, P’ = (127/220)^2 . 100 = 33 W .

Entretanto se o filamento da lâmpada dissipar menos potência, ele operará em temperatura inferior à temperatura de operação sob 220 V. Ora, é bem sabido que a resistência elétrica do filamento de tungstênio é dependente da temperatura (vide o gráfico abaixo) e, portanto, a resistência elétrica do filamento é então menor sob 127 V do que sob 220 V. Diminuindo a resistência, a expressão para a potência implica em aumento da potência. Ou seja, de fato 33 W é uma subestimativa para a nova potência. A nova potência é MAIOR do que 33 W e MENOR do que 100 W.

O que acontece quando uma lâmpada e ligada em uma ddp maior do que a ddp nominal?

Concluindo, se adotarmos um modelo irrealista para lâmpada (resistência elétrica constante, independente da tensão de operação) a potência é 33 W. De fato ela é maior do que 33 W.

Vide outras postagens relacioanadas com o tema:

Potência elétrica em resistores não varia com o quadrado da tensão aplicada? O caso do filamento de tungstênio nas lâmpadas incandescentes

Potência elétrica em resistores não varia com o quadrado da tensão aplicada? O caso do filamento de carbono nas antigas lâmpadas incandescentes

Como é que a resistência medida com o multímetro resultou ser cerca de 10 vezes menor do que resistência nominal de uma lâmpada?

Consumo de energia elétrica do chuveiro depende da vazão da água?

“Docendo discimus.” Sêneca

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O que acontece em um condutor elétrico quando o mesmo fica submetido a uma ddp?

Quando um condutor é submetido a uma diferença de potencial, ele passa a ser percorrido por uma corrente elétrica, que é constituída pelo movimento de elétrons livres no interior do condutor. Quando esses elétrons livres entram em movimento, começam a colidir entre si e com os átomos do condutor.

O que acontece com a ddp quando a corrente aumenta?

A ddp entre os terminais da fonte decresce quando a corrente demandada aumenta e é nula em curto circuito.

O que significa diferencial de potencial ddp?

A diferença de potencial (d.d.p.), também chamada de tensão, é definida como o trabalho necessário para que uma carga se desloque de um ponto A para um ponto B, quando imersa em um campo elétrico.

Qual é a relação entre a corrente elétrica é ddp?

Os elétrons livres são estimulados a mover-se pelo condutor, o que gera a corrente elétrica por causa de uma diferença de potencial elétrico (ddp ou tensão elétrica) estabelecida entre as pontas do condutor. A ddp é estabelecida no condutor a partir de um campo elétrico que atravessa o material.