Física do ensino fundamental · Grades 1–9
16Um primeiro circuito elétrico
Clique — a lanterna joga o feixe dela pelo cômodo escuro. Dentro daquele tubo de plástico moram uma pilha, uma lampadinha e duas tiras de metal, jogando um jogo de regras rigorosas. Hoje vamos desmontar o jogo: com uma pilha, uma lâmpada e dois fios, vamos fabricar luz com as nossas próprias mãos.
16.1 Uma lâmpada, uma pilha, dois fios
Definição 16.1 (A pilha)
Uma pilha é um pequeno estoque de eletricidade. Ela tem duas pontas diferentes, chamadas de terminais: uma marcada com (mais), a outra com (menos). As duas pontas importam — a eletricidade só brinca quando as duas entram no jogo.
Definição 16.2 (A lâmpada)
Uma lâmpada é uma luminária pequena com um fio fininho dentro do vidro que fica incandescente quando a eletricidade passa por ele. Olhe com atenção a base de metal dela: a lâmpada também tem dois pontos de contato — a pontinha lá embaixo e a lateral de metal da base. Dois terminais na pilha, dois contatos na lâmpada: isso não é por acaso.
Método 16.3 (Acender a lâmpada)
Com uma pilha, uma lâmpada e dois fios:
- ligue um fio do terminal da pilha à pontinha da base da lâmpada;
- ligue o outro fio do terminal da pilha à lateral de metal da base;
- a lâmpada acende — você montou um circuito!
Se ela continuar apagada, confira os suspeitos de sempre: um fio encostando no vidro em vez do contato de metal, uma ligação frouxa ou uma pilha gasta.
16.2 O circuito precisa fechar
Definição 16.4 (Circuito elétrico)
Um circuito elétrico é uma volta completa para a eletricidade: sai de um terminal da pilha, passa pelos fios e pela lâmpada e volta para o outro terminal. Quando a volta está completa, dizemos que o circuito está fechado; se houver uma falha em qualquer ponto, ele está aberto.
Proposição 16.5 (A lei da volta)
A lâmpada acende só quando o circuito está fechado — uma volta sem interrupção de um terminal, passando pela lâmpada, de volta ao outro terminal. Uma única falha, em qualquer ponto da volta, e a lâmpada apaga: a eletricidade não pula buracos e não escorre para becos sem saída.
Exemplo 16.6 (Por que as duas pontas?)
Ligue dois fios do terminal da pilha aos dois contatos da lâmpada, deixando o de fora: nada. Um fio do e um do , mas os dois na pontinha da lâmpada: nada de novo. A lâmpada acende só quando a volta visita os dois terminais diferentes da pilha e os dois contatos diferentes da lâmpada — uma viagem de ida e volta completa.
Exemplo 16.7 (O interruptor)
Um interruptor é uma porta no circuito: uma pontezinha de metal que o clique abaixa (fechado — a volta está completa, luz!) ou levanta (uma falha — escuro). O botão da lanterna, o interruptor de luz da parede, o botão de uma campainha: todos são portas numa volta. Você pode montar um com um prendedor de roupa e uma tira de papel-alumínio dobrada sobre as pontas dele.
Observação 16.8 (Desenhos organizados)
Em vez de desenhar cada saliência da pilha e cada rosca da lâmpada, os eletricistas usam símbolos: duas barras de tamanhos diferentes para a pilha (a comprida é o ), um círculo com uma cruz para a lâmpada, uma pontezinha levadiça para o interruptor e linhas retas para os fios. Um desenho de circuito com símbolos é mais rápido de fazer, e qualquer pessoa do mundo consegue ler — vamos usar esses desenhos por muitos anos.
Observação 16.9 (Pilha sim, tomada nunca)
Tudo neste capítulo é brincado com pilhas pequenas, redondas ou chatas: o empurrão delas é pequenininho e seguro para experiências. A tomada da parede é outro mundo — o empurrão dela é centenas de vezes mais possante, o bastante para machucar ou matar. Nunca enfie fios, dedos nem qualquer outra coisa numa tomada, e nunca desmonte nada que se ligue numa. Brincadeiras com pilha: sim. Tomada: nunca.
16.3 Exercícios
Exercício 16.1 ★
Diga os dois terminais de uma pilha e os dois pontos de contato de uma lâmpada.
Exercício 16.2 ★
O que é um circuito fechado? O que é um circuito aberto? Em qual dos dois a lâmpada acende?
Exercício 16.3 ★
Lea liga o terminal da pilha à pontinha da lâmpada com um fio e para por aí. A lâmpada continua apagada. O que está faltando, nas palavras da lei da volta?
Exercício 16.4 ★
Que serviço um interruptor faz na volta? O que há dentro de um interruptor quando ele está fechado?
Solução
Solução de Exercício 16.4.
O interruptor é uma porta na volta: fechado, ele completa o circuito; aberto, ele cria uma falha. Dentro de um interruptor fechado, uma pontezinha de metal une os dois fios.
Exercício 16.5 ★
Desenhe, com os símbolos organizados da Observação 16.8, um circuito com uma pilha, um interruptor fechado e uma lâmpada. Qual símbolo é qual?
Solução
Solução de Exercício 16.5.
Uma volta de linhas retas ligando: duas barras de tamanhos diferentes (a pilha, sendo a barra comprida o ), o símbolo da ponte levadiça abaixada (o interruptor) e um círculo com uma cruz (a lâmpada).
Exercício 16.6 ★
A lanterna apaga no meio de um acampamento. Dê três falhas ou problemas possíveis para conferir, a partir do Método 16.3.
Exercício 16.7 ★
No circuito da campainha, onde está o “interruptor”? Por que a campainha só toca enquanto o botão está apertado?
Solução
Solução de Exercício 16.7.
O botão é o interruptor. Apertá-lo abaixa a pontezinha de metal e fecha a volta, então a campainha toca; soltá-lo levanta a ponte, a falha se abre e o toque para.
Exercício 16.8 ★
Por que nunca se deve enfiar nada numa tomada, se brincar com uma pilha não tem problema? (Veja a Observação 16.9.)
Solução
Solução de Exercício 16.8.
O empurrão da pilha é pequenininho e seguro; o empurrão da tomada é centenas de vezes mais possante e pode machucar ou matar. Tomadas não servem para experiências — nunca.
Exercício 16.9 ★
Uma lâmpada com a pontinha encostada no terminal da pilha, e um fio do terminal da pilha apertado contra a lateral de metal da base da lâmpada: ela vai acender? Siga a volta com o dedo para decidir.
Exercício 16.10 ★★
Sam monta uma volta: pilha, fio, lâmpada, fio, de volta à pilha — mas ele liga os dois fios no mesmo terminal, o , “porque estava mais perto”. A lâmpada continua apagada, embora a volta pareça completa. Explique o que falta na volta dele, usando o Exemplo 16.6.
Exercício 16.11 ★★
Um cordão de luzinhas de festa está com uma lâmpada faltando, e o cordão inteiro está apagado, embora todas as outras lâmpadas estejam boas. O que isso diz a você sobre o jeito como as lâmpadas estão arrumadas na volta? (O capítulo de circuitos do ano que vem vai dar um nome a essa arrumação.)