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Iluminação de escada

Currículos: KS3, Sek I, cycle 4

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Objetivo

Entender como funciona um circuito em que uma lâmpada pode ser acesa e apagada de dois lugares, como a luz de uma escada ou de um corredor comprido.

A montagem

Uma fonte de 4,5 V, duas chaves seletoras e uma lâmpada de 4,5 V / 1 W. O polo positivo da fonte vai ao terminal comum da primeira chave, e o terminal comum da segunda vai à lâmpada. Os terminais “1” e “2” das chaves são ligados em cruz por dois fios amarelos: o “1” da primeira ao “2” da segunda, o “2” da primeira ao “1” da segunda. A segunda chave está virada de cabeça para baixo. As duas lâminas estão na garra “1”, a lâmpada está apagada.

Procedimento

  1. Passe a lâmina da primeira chave para a outra garra: arraste a alavanca ou escolha a posição no cartão de parâmetros.
  2. Passe a lâmina da segunda chave.
  3. Passe de novo a lâmina da primeira e depois a da segunda. Depois de cada passo, anote se a lâmpada está acesa.
  4. Trace o caminho da corrente pelos fios para cada posição das lâminas.
Resultado esperado

A lâmpada fica acesa quando as lâminas estão em garras de números diferentes e apaga quando os números são iguais. Cada passagem de qualquer uma das lâminas muda o estado da lâmpada.

Primeira Segunda Lâmpada
1 1 apagada
2 1 acesa
2 2 apagada
1 2 acesa

Questões

  1. Por que interruptores comuns, de dois terminais, não servem para um circuito como esse?
  2. Por que a lâmpada apaga quando as duas lâminas estão em garras de mesmo número?
  3. O que acontece se os fios amarelos de uma das chaves forem trocados entre si?
Respostas
  1. Um interruptor comum só pode fechar ou interromper um fio. Dois deles em série acendem a lâmpada só quando os dois estão fechados, e dois em paralelo a acendem sempre que qualquer um deles está fechado, então em algumas posições um interruptor não consegue mudar o que o outro definiu. Uma chave seletora passa a corrente de um fio amarelo para o outro, e isso permite que cada chave tanto acenda quanto apague a lâmpada.
  2. Os fios amarelos se cruzam, então a garra “1” de uma chave está ligada à garra “2” da outra. Com as duas lâminas em “1”, a corrente vai da primeira lâmina por um fio amarelo até a garra “2” da segunda chave, onde não há lâmina, e o circuito fica aberto; com as duas lâminas em “2” acontece o mesmo pelo outro fio.
  3. Os fios passam então a ligar garras de mesmo número, “1” com “1” e “2” com “2”. A tabela se inverte: a lâmpada fica acesa quando os números são iguais e apagada quando são diferentes, e cada passagem de lâmina continua acendendo ou apagando a lâmpada.