Resistores em série

RKA2G Vamos fazer o nosso círculo um pouquinho mais complicado agora. Vamos dizer que eu tenho uma bateria, novamente. Deixe-me desenhá-la em uma cor diferente, apenas para variar. Esse é o terminal positivo e esse é o terminal negativo. Digamos que eu tenha esse condutor perfeito e digamos que eu tenha um resistor. E eu tenha outro resistor. Sei lá, só para ser divertido, vamos jogar um terceiro resistor. E sabemos, claro, que a convenção é que a corrente flui do positivo para o negativo e que esse é o fluxo da corrente. Lembre-se, a corrente é apenas a carga que flui por unidade de tempo ou a velocidade do fluxo da carga. Mas sabemos que, na realidade, o que está acontecendo é que nós temos um monte de elétrons aqui e, por causa desta tensão pelos terminais da bateria, esses elétrons querem, de toda maneira, chegar ao terminal positivo. E que, quanto mais alta a tensão, mais eles querem chegar a esse terminal positivo. Então, o que vai acontecer nesse circuito? Na verdade, deixe-me classificar tudo. Vamos chamar isso de R₁, vamos chamar isso de R₂ e isso aqui, de R₃. A primeira coisa que eu quero compreender é que, entre elementos, a tensão é sempre constante. E por que isso? Bem, eu suponho que esse é um condutor perfeito. Vamos dizer esse pequeno segmento aqui, certo? Ele é um condutor perfeito. Vamos dar uma olhada nisso a partir dessa extremidade. Então, você tem todos esses elétrons, esse é um condutor perfeito e não existe nada impedindo esses elétrons de simplesmente se distribuírem por esse fio. Antes de encontrar um elemento no circuito, ou dispositivo, ou seja lá como você queira chamar isso, você pode visualizar esse fio de condução ideal apenas de um ponto de vista esquemático, como extensão do terminal negativo. E, da mesma maneira, você pode visualizar esse fio aqui, essa parte do fio, como uma extensão do terminal positivo. E o motivo pelo qual quero dizer isso é porque, de fato, não importa se você mede a tensão aqui. Vamos dizer que, se eu tirar a medida da tensão por esses dois terminais usando o que chamamos de voltímetro (posteriormente eu farei um vídeo inteiro sobre como voltímetros funcionam), lembre-se: quando nós medimos a tensão, temos de medir em dois pontos, porque tensão é uma diferença de potencial. Não é algum tipo de número absoluto. É uma diferença entre, essencialmente, o quanto os elétrons querem chegar daqui para aqui. Se medirmos a tensão entre esses dois pontos, seria exatamente a mesma coisa que se medíssemos a tensão entre esses dois pontos, teoricamente. Como sabemos, nenhum fio, de fato, não tem nenhuma resistividade. Todos os fios têm um pouco. Mas, quando desenhamos esses esquemas, supomos que os fios são condutores perfeitos e que toda a resistência acontece apenas no resistor. Essa é a primeira coisa que vocês têm que compreender. Por exemplo, em todo lugar ao longo desse fio, dessa parte do fio, a tensão é constante. Em todo lugar ao longo desse fio, a tensão é constante. Deixe-me apagar um pouquinho disso porque não quero que fique muito bagunçado. Essa é uma compreensão importante quando você se tornar um engenheiro eletrônico, mais tarde, e tiver problemas muito mais difíceis para resolver. Vou apagar isso tudo aqui. Deixe-me apagar isso. Deixe-me desenhar isso de novo porque não pode ter este vão aqui. Se houvesse esse vão, a corrente não fluiria. Mais tarde eu vou desenhar como se desenha um interruptor. Mas um interruptor é basicamente um vão. Parece um vão no circuito, que se pode abrir ou fechar. Porque, se você abri-lo, não há fluxo de corrente. Se você fechá-lo, a corrente flui. Então, você sabe que uma tensão entre os dois dispositivos é constante. Outra coisa da qual eu quero te convencer é que a corrente através de todo esse circuito é constante. E isso se aplica a qualquer circuito em série. O que eu quero dizer com "série"? Ele atingirá esse resistor, em seguida, o próximo resistor e, em seguida, o próximo. Em nenhum ponto o circuito se ramifica e tem que escolher se eu quero descer para o caminho A ou para o caminho B. Assim, esse circuito é completamente em série. Existem algumas maneiras para eu conseguir te convencer que a corrente... Vamos chamar a corrente aqui de I₁, vamos chamar esta corrente de I₂ e vamos chamar esta corrente de I₃. Eu poderia desenhar outra aqui. I₃. Bom, existem algumas maneiras de eu conseguir te convencer de que I₁ é igual a I₂, que é igual a I₃. Você poderia tentar, por exemplo, medir essas correntes usando um amperímetro e veria que elas são idênticas. Outra maneira de pensar sobre isso seria a seguinte: vamos falar sobre as coisas que estão indo nessa direção. Os elétrons nesse fio podem ir o mais rápido que quiserem, certo? Eles poderiam ir à velocidade da luz ou próximo à velocidade da luz, já que eles têm uma massa muito baixa. Bom, entraremos em relatividade um outro dia. Por mais rápido que eles estejam se deslocando aqui, eles têm que diminuir a velocidade aqui. E, se eles diminuírem a velocidade aqui, têm de diminuir a velocidade aqui embaixo, porque, se eles continuassem indo super rápido aqui e diminuíssem a velocidade aqui, eles começariam a se acumular aqui. E isso simplesmente não faz sentido, porque sabemos que eles são espalhados uniformemente, etc. E, de certa maneira, eles poderiam sair desse resistor a uma certa velocidade, em seguida, diminuírem de velocidade, ainda mais ao baterem nos resistores aqui. Mas, se eles estão indo mais devagar nesse ponto, haveria um gargalo aqui. Então, essencialmente, eles teriam que se deslocar nesse ritmo por todo o circuito. Uma outra maneira de pensar sobre isso é que a resistência é uma coisa meio probabilística. Eu sei que, quando você pensa a nível macro, você diz: "Ele tem essa resistência e isso diminui sua velocidade". Mas, quanto mais houver um resistor, mais aumenta a probabilidade de que alguns dos elétrons batam em alguma coisa e criem um pouco de calor. Então, quando você coloca resistores em série, o que na verdade está fazendo é aumentando a probabilidade de mais elétrons baterem em mais coisas. Digamos que existe um elétron que se desloca, de alguma maneira, por pura sorte. Ele não bate em nada enquanto passa por aqui, porque ele está indo muito rápido, então, ele não bate em coisa alguma aqui, certo? Isso só aumenta a probabilidade de alguma coisa bater nele. Então, existe um monte de maneiras de você pensar sobre isso. E eu te encorajo a me dizer se existem outras maneiras que te ajudam. Mas a corrente através de todo esse circuito em série é constante. Agora, se a corrente aqui... Vamos dizer que é corrente por aqui é I₁, qual vai ser a tensão se eu a medisse daqui para aqui? Qual é a tensão aqui? Eu a medi com um voltímetro. Bem, v₁ vai ser igual a I₁ vezes R₁. Eu não sei porque eu coloquei um R. Esse é um 1 e não um I. I₁ vezes R₁, certo? E, igualmente, se eu medisse a tensão daqui até aqui, essa tensão será igual a I₂ vezes R₂. Vamos dizer que isso é onde I₃ está. Assim, a tensão, se eu fosse medi-la daqui até aqui, se eu medisse a tensão daqui até aqui.... Mas enfim se olharmos para a tensão daqui até aqui, ela será I₃ vezes R₃. Então, o que temos é que a tensão em todo o circuito (eu posso escrever como "v" total) será igual às diferenças de potencial. A diferença de potencial em cada um desses dispositivos. A maneira de pensar sobre isso é que... Bem, pensemos sobre os elétrons. Os elétrons aqui realmente querem chegar aqui. Mas, depois que eles se baterem um pouco e chegarem aqui, eles experimentam uma diferença de potencial menor. Assim, os elétrons aqui, na verdade, estão um pouco menos ansiosos para chegar aqui. E, uma vez que eles passaram por aqui, talvez eles estejam cansados de baterem tanto para lá e para cá. E, uma vez que eles estão aqui, estão um pouco menos ansiosos para chegar aqui. Então, existe uma queda de tensão em cada dispositivo, certo? Então, a tensão total é igual à tensão em cada um dos dispositivos. Vamos voltar agora para a convenção e digamos que a corrente está indo nessa direção. A tensão total é igual a v₁ + v₂ + v₃. Então, a tensão total é igual a I₁R₁, mais I₂R₂, mais I₃R₃. E qual a tensão total? Bem, isso é igual à corrente total passando pelo sistema inteiro. I total, ou simplesmente chamamos isso de I, vezes a resistência total. Igual a I₁R₁, mais I₂R₂, mais I₃R₃. Sabemos que todos os I são iguais. Espera-se que você consiga pegar isso como, só conceitualmente ou faz sentido para você, que a corrente por todo o circuito será a mesma, então, podemos simplesmente cancelá-los. Divida os dois lados por esse I (e assumimos que I não é zero), então: I, I, I, I. Então, temos que a resistência total do circuito é igual a R₁ + R₂ + R₃. Então, quando você tem resistores em série desse jeito, a resistência total, sua resistência combinada, é simplesmente igual à sua soma. Essa foi uma maneira muito longa para explicar uma coisa muito simples. E eu vou dar um exemplo. Digamos que essa tensão seja 20 volts. Vamos dizer que o resistor 1 tem 2 ohms, o 2 tem 3 ohms e vamos dizer que o 3 tem 5 ohms. Qual é a resistência total passando por esse circuito? A resistência total é 2 ohms + 3 ohms + 5 ohms. Portanto, é igual a 10 ohms. A resistência total é igual a 10 ohms. E se eu perguntasse para você qual a corrente passando por esse circuito? Bem, a resistência total é 10 ohms. Nós conhecemos a lei de Ohm: tensão é igua à corrente multiplicada pela resistência. A voltagem é igual a 20. 20 é igual à corrente vezes 10 ohms, certo? Somando apenas as resistências. Divida ambos os lados por 10 e você obtém que a corrente é igual a 2 amperes, ou 2 coulombs por segundo. Então, o que parecia uma explicação muito longa, na verdade, resulta em algo que é muito fácil de se aplicar . Quando resistores estão em série, nós apenas os somamos. Vejo você no próximo vídeo. Até lá!