Reostato como controle de brilho

Currículos: KS3, GCSE, Sek I

Objetivo¶

Controlar de forma suave a corrente e o brilho de uma lâmpada com um reostato.

A montagem¶

Uma fonte de 6 V, um amperímetro, um reostato de 100 Ω e uma lâmpada de 6 V / 3 W em série. A parte do reostato entre a extremidade esquerda e o cursor está no circuito; o cursor está em 30% (30 Ω).

Procedimento¶

Anote a leitura do amperímetro.
Leve o cursor até a extremidade esquerda e anote a corrente de novo.
Leve o cursor até a extremidade direita.
Encontre a posição em que a lâmpada brilha com metade do brilho total.

Resultado esperado

Com 30 Ω a corrente é de cerca de 165 mA. Na extremidade esquerda a resistência do reostato é próxima de zero: a corrente é de cerca de 0,5 A e a lâmpada acende com brilho total. Na extremidade direita (100 Ω) a corrente cai para cerca de 55–60 mA e a lâmpada não chega a brilhar, embora a corrente esteja passando: a tensão nela é menor que 0,2 V, o filamento esquenta só até 900 K, e o brilho visível começa em cerca de 1000 K.

Questões¶

Por que a corrente muda de forma suave, e não aos saltos?
Que parte do reostato deve ser incluída no circuito para reduzir a corrente à metade?

Respostas

Mover o cursor muda o comprimento de fio no circuito e, com ele, a resistência, em quantidades tão pequenas quanto o próprio deslocamento do cursor, então a corrente \(I = U / R\) também muda gradualmente. Em um reostato real de fio enrolado, o cursor passa de uma espira à seguinte, e a resistência muda em degraus muito pequenos, de uma espira; no simulador ela muda de forma contínua.
Com uma lâmpada de resistência constante, o reostato teria de acrescentar tanto quanto os próprios 12 Ω da lâmpada (6 V / 0,5 A). O filamento esfria quando a corrente cai, e a sua resistência diminui, então é preciso mais: com metade da corrente, cerca de 0,24 A, a lâmpada tem só cerca de 1,8 V, e o reostato precisa ficar com o resto da tensão, com cerca de 17 Ω, um sexto do seu comprimento.