O LED é um dispositivo eletrônico que conduz corrente elétrica em um único sentido, sendo caracterizado por uma tensão e uma corrente máxima de funcionamento, lmax. Um LED acende apenas se a corrente que o percorre está no sentido permitido e se a diferença de potencial a qual está submetido é igual ou superior à sua tensão de funcionamento. A figura ilustra o símbolo do LED usado na representação de circuitos.
Um estudante de física analisa as propriedades do LED em um circuito simples de corrente contínua. Ele dispõe dos seguintes materiais: uma bateria ideal de 4,5 V; dois LEDs de tensão 3,0 V e lmax = 1,0 mA cada; e dois resistores de 1,5 kΩ cada.
O circuito que o estudante pode montar, para que ambos os LEDs fiquem acesos e cada um seja percorrido por lmax é
- A
- B
gabarito
- C
- D
- E
Resolução
Para determinar o circuito correto que permite que ambos os LEDs fiquem acesos e cada um seja percorrido pela corrente máxima \(I_{max} = 1,0 \, \text{mA}\), precisamos analisar as características dos componentes e a configuração do circuito.
Dados fornecidos:
• Tensão da bateria: \(V = 4,5 \, \text{V}\)
• Tensão de operação de cada LED: \(V_{LED} = 3,0 \, \text{V}\)
• Corrente máxima de cada LED: \(I_{max} = 1,0 \, \text{mA}\)
• Resistores: \(R = 1,5 \, \text{k}\Omega\)
Análise:
1. Tensão nos LEDs:
- Cada LED precisa de uma tensão de \(3,0 \, \text{V}\) para operar corretamente.
2. Corrente nos LEDs:
- A corrente que deve passar por cada LED é \(1,0 \, \text{mA}\).
3. Resistores:
- Os resistores são usados para limitar a corrente que passa pelos LEDs.
Cálculo da corrente:
Para que a corrente \(I_{max}\) passe por cada LED, precisamos calcular a resistência necessária para limitar a corrente a \(1,0 \, \text{mA}\).
A diferença de potencial que deve ser dissipada pelo resistor é a diferença entre a tensão da bateria e a tensão de operação do LED:
V_R = V - V_{LED} = 4,5 /, /text{V} - 3,0 /, /text{V} = 1,5 /, /text{V}
Usando a Lei de Ohm, a resistência necessária \(R\) para limitar a corrente a \(1,0 \, \text{mA}\) é:
R = /frac{V_R}{I_{max}} = /frac{1,5 /, /text{V}}{1,0 /, /text{mA}} = 1,5 /, /text{k}/Omega
Configuração do circuito:
Para que ambos os LEDs fiquem acesos e cada um seja percorrido pela corrente \(I_{max}\), cada LED deve ter seu próprio resistor de \(1,5 \, \text{k}\Omega\) em série. Isso garante que a corrente através de cada LED seja limitada corretamente.
Portanto, a configuração correta é um circuito onde cada LED está em série com um resistor de \(1,5 \, \text{k}\Omega\), e ambos os conjuntos (LED + resistor) estão em paralelo com a fonte de tensão de \(4,5 \, \text{V}\).
Conclusão:
A configuração correta é aquela onde cada LED tem seu próprio resistor em série, e ambos os conjuntos estão em paralelo com a fonte de tensão. Isso garante que cada LED receba a tensão correta e a corrente seja limitada a \(1,0 \, \text{mA}\).