(Enem 2010)
Todo carro possui uma caixa de fusíveis, que são utilizados para proteção dos circuitos elétricos. Os fusíveis são constituídos de um material de baixo ponto de fusão, como o estanho, por exemplo, e se fundem quando percorridos por uma corrente elétrica igual ou maior do que aquela que são capazes de suportar. O quadro a seguir mostra uma série de fusíveis e os valores de corrente por eles suportados.
Fusível
Corrente Elétrica (A)
Azul
1,5
Amarelo
2,5
Laranja
5,0
Preto
7,5
Vermelho
10,0
Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de 55 W de potência que opera com 36 V. Os dois faróis são ligados separadamente, com um fusível para cada um, mas, após um mau funcionamento, o motorista passou a conectá-los em paralelo, usando apenas um fusível. Dessa forma, admitindo-se que a fiação suporte a carga dos dois faróis, o menor valor de fusível adequado para proteção desse novo circuito é o
Primeiro vamos relembrar como um fusível funciona.
Temos aí um circuito simples, com uma fonte, uma corrente i, um fusível e uma lâmpada
Caso a corrente ultrapasse um valor pré-estabelecido, por exemplo i > 2 A, o fusível se funde impedindo que a corrente continue percorrendo o circuito e danifique a lâmpada
O objetivo deste elemento é proteger o circuito de correntes muito grandes.
O disjuntor tem o mesmo objetivo e funciona de maneira semelhante, porém ao invés de se fundir ele é uma chave que se abre
Agora vamos resolver a questão.
Para ajudar na visualização, vamos representar o circuito.
Temos o farol, uma bateria que fornece energia e um fusível
Nós sabemos que P = Ui
P: potência, unidade W (watts)
U: diferença de potencial a qual a resistência está submetida, também conhecida como tensão, unidade V (Volt)
i: corrente elétrica, unidade A (ampère)
Logo
55 = 36i
i ≅ 1,5 A
O farol funciona com uma corrente de aproximadamente 1,5 A.
Posteriormente os faróis são ligados em paralelo
Ainda assim, cada um precisa de 1,5 A para funcionar.
Pela 1ª lei de kirchhoff, que se baseia no princípio da conservação das cargas elétricas, a soma das correntes que saem de um ponto é igual as correntes que chegam.
Ao chegar em A, a corrente se divide em 2 de 1,5 A
assim sendo
i = 1,5 +1,5
i = 3 A
Portanto o menor valor de fusível é de 5 A.
Assim ele permite que uma corrente de 3 A percorra o circuito e faça os faróis funcionarem.
Se ele fosse de 2,5 A, quando a corrente atingisse esse valor, ou um valor um pouco acima, ele iria fundir e impossibilitaria o ligamento dos faróis
