LABORATÓRIO 11. Diodos e LEDs. Objetivos: Identificar o comportamento de um diodo e de um LED em um circuito simples; calcular a resistência. do LED.

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1 LABORATÓRIO 11 Diodos e LEDs Objetivos: do LED. Identificar o comportamento de um diodo e de um LED em um circuito simples; calcular a resistência Materiais utilizados Diodo, LED, multímetro, resistores, lâmpadas 6 V. Parte A: Diodos Resumo teórico O diodo é um componente elétrico muito parecido com um resistor. i Trata-se de um componente elétrico que funciona como uma válvula, isto é, permite a passagem da corrente em determinado sentido, mas não permite no sentido contrário. Podemos descrever melhor essa propriedade dizendo que a resistência elétrica do diodo tem um valor mínimo (normalmente da ordem de alguns ohms) para uma corrente com determinado sentido, e tem um valor máximo (normalmente da ordem de algumas centenas de milhares de ohms) para uma corrente no sentido contrário. Ao contrário dos resistores, o diodo tem uma polaridade que é identificada por uma faixa em um de seus extremos e é representada por um triângulo com uma barra.

2 2 Se a corrente convencional (do positivo para o negativo) coincide com o sentido da flecha, o diodo permite que ela circule. Quando a corrente convencional não coincide com o sentido do triângulo, o diodo impede a sua passagem. Os diodos são largamente utilizados em circuitos lógicos de computadores em retificadores, etc. Em sua residência, eles estão presentes nos adaptadores que tornam algum aparelho eletrônico capaz de funcionar à pilha ou na rede elétrica. O diodo transforma a tensão alternada (110 V e 220 V) da Eletropaulo em tensão contínua ou retificada (aquela fornecida pelas pilhas). Procedimento experimental 1. Meça, com o auxílio do ohmímetro, as resistências mínima e máxima do diodo. Que valores você obteve? Rmín = 600 Ohms Rmáx = 1. Extrapola a maior escala do multímetro. 2. Com o auxílio de um pequeno circuito, contendo duas pilhas em série, um diodo e uma lâmpada de 6 V, como você pode determinar para qual sentido da corrente a resistência do diodo é mínima? Basta ver em qual a lâmpada brilha. Ela brilhará mais naquele em que a resistência for menor. 3. Faça um esboço do circuito utilizado, indicando o sentido da corrente e a posição do diodo, de forma tal que a lâmpada acenda.

3 3 4. Se você inverter a polaridade do diodo no circuito do item anterior, o que deve acontecer ao brilho da lâmpada? A lâmpada se apaga, pois no sentido contrário o diodo possui resistência muito alta. Assim, a corrente será muito baixa para acender a lâmpada. 5. Monte o circuito indicado na figura. Atenção à polaridade da bateria e do diodo. Uma inversão delas fará com que você não obtenha os resultados previstos. 6 V 6 V O que ocorre com as lâmpadas Y e Z? Acendem, pois o diodo está posicionado de forma a permitir a passagem da corrente, ou seja, com resistência mínima à passagem da corrente. 6. Altere a polaridade da bateria como indicado na figura. 6 V 6 V O que ocorre com as lâmpadas Y e Z? Explique. Com a corrente no sentido inverso, a resistência fornecida pelo diodo no trecho da lâmpada Z é muito grande. Logo, a corrente que passa pelo mesmo trecho será muito pequena e não a acenderá. Apenas a lâmpada Y.

4 4 7. Altere o circuito para o indicado na figura. Descreva o caminho da corrente elétrica no circuito. Explique. Como é o brilho das lâmpadas? Por quê? A corrente total I passa por Z e divide-se entre Y e o diodo. No entanto, a parcela que vai para o diodo é insignificante, sendo os brilhos das lâmpadas praticamente o mesmo. Isso acontece porque a resistência do diodo que se encontra contra a corrente é muito alta. Portanto, a corrente resultante naquele trecho será muito menor que em seu paralelo. Submetido à mesma tensão. (U = R. I) 8. Meça a tensão sobre cada uma das lâmpadas. Como você explica os valores encontrados? 2,62V em Y e 2,71 em Z. A tensão do gerador, aproximadamente 5,40 V, está sendo dividida entre a lâmpada Z e a associação em paralelo do diodo + lâmpada Y. Que como sabemos deve apresentar resistência menor devido a essa associação. Com uma resistência menor, teremos uma queda de tensão menor.

5 5 9. Altere a polaridade da bateria como indicado na figura. Descreva o caminho da corrente elétrica no circuito. Explique. Como é o brilho das lâmpadas? Por quê? A corrente total I do circuito irá se dividir entre o diodo e a lâmpada Y. No entanto, a parcela de I que irá pela lâmpada será insignificante, uma vez que o diodo estando no sentido da corrente apresenta resistência bem menor que a lâmpada. As duas parcelas somam-se na saída do trecho em paralelo e I passa por Z retornando em seguida ao gerador. Y nem acende. Z brilha mais que antes por estar associada em série com uma pequena resistência do diodo e não com uma resistência considerável (resultado do diodo + lâmpada em paralelo) como antes. Com uma resistência menor, a corrente é maior e, consequentemente, seu brilho também.

6 6 Parte B: LED Resumo teórico O LED (light emiter diode) é um tipo de diodo que, ao ser inserido no circuito no sentido da corrente elétrica, emite luz. Quando colocado no sentido inverso, ele não emite luz nem permite a passagem de corrente elétrica. O LED fornecido na sua caixa emite luz vermelha. Existem LEDs de outras cores. Para se reconhecer a polaridade do LED, temos duas opções. Se você olhar o LED da caixa, verá que um dos terminais é mais comprido que o outro. O terminal mais comprido é o positivo. A outra opção é você perceber que há um corte (chanfro) no corpo do LED no lado do terminal negativo.

7 7 Procedimento experimental 1. O LED quando aceso trabalha com tensões baixas, da ordem de 1,2 volt, por isso não podemos ligá-lo diretamente na pilha ou bateria, sob risco de danificá-lo. Para limitar a tensão aplicada, utilizamos um resistor ligado em série com o LED. Monte, então, o circuito da figura. 2. Meça a voltagem no LED. 1,82 V 3. Calcule, através de U = Ri, a intensidade da corrente que circula no circuito. U R = 6 1,82 = 4,18 V I = U/R = 4,18/470 = 8,9 ma 4. O que ocorreria com a luminosidade do LED se a resistência fosse de 240? Qual seria a corrente no circuito? A corrente seria I = 4,18/240 = 17,4 ma. Como a corrente é maior, a luminosidade também seria maior. 5. Determine a potência dissipada no LED. Lembre-se de que P = Ui. U Led = 1,82 V e I Led = 8,9 ma P Led = 1,82 x 8,9 x 10-3 = 16,2 mw 6. Determine a potência dissipada no resistor de 470. P = RI 2. R = 470 Ohms e I = 8,9 ma P = 37,2 mw

8 8 7. O que ocorreria com as potências dos itens 5 e 6 se usássemos um resistor de 240? Em ambos os casos aumentariam. No primeiro porque a tensão permaneceria fixa e a corrente aumentaria, já que I = U/R. No segundo porque, apesar de R diminuir, I aumenta e está ao quadrado. 8. Altere o circuito, invertendo a polaridade da bateria. O que você observa? Que o LED não acende devido à resistência equivalente muito elevada resultado do sentido em que a corrente foi estabelecida, resultando, assim, uma corrente insuficiente para que ele brilhe. I = U/R Quanto maior R, menor a corrente e, portanto, menos intensa a luminosidade.