Por que é que as suas luzes de Natal não funcionam? Infelizmente, no caso de um fio de luzes se apagar na sua árvore, a substituição do fio é geralmente a melhor opção. É bastante difícil encontrar uma lâmpada que esteja a causar o problema. No entanto, este é um óptimo momento para olhar para a diferença entre circuitos em série e paralelos.
Um Circuito Simples
Apenas sobre o circuito mais simples que se pode criar utiliza apenas uma bateria e uma lâmpada. Numa actividade divertida, pode dar a uma pessoa um fio, uma bateria e uma lâmpada. Peça à pessoa para fazer brilhar a lâmpada. É possível pô-la a funcionar, mas ainda pode causar alguns problemas às pessoas.
Para que a lâmpada brilhe, é necessário um circuito completo. Tem de haver um caminho para que a corrente saia de uma extremidade da bateria, passe pelo filamento da lâmpada e depois volte à bateria. Eis como isso poderia funcionar.
Rhett Allain
Quando a corrente passa através do filamento, faz com que o filamento fique super quente. As coisas super quentes brilham. É tudo o que o bulbo faz. Mas porquê o vidro no exterior? Isso existe para manter o ar longe do filamento super quente. Com ar em contacto com o filamento, ele queimaria.
Se retirar qualquer uma das peças para o circuito completo, não haveria corrente nem lâmpada incandescente.
Lâmpadas em série
Agora pretende ligar duas lâmpadas à bateria. Eis uma forma de o fazer.
Rhett Allain
Neste caso, existe apenas um caminho para a corrente a seguir. A corrente que atravessa a primeira lâmpada também atravessa a segunda lâmpada. Se remover qualquer parte deste circuito (como retirar uma lâmpada), tudo se apaga. Se quiser, pode fazer um circuito semelhante com 10 ou 20 lâmpadas. Basta ligá-las todas numa linha, para que a mesma corrente passe por cada uma delas. Esta é uma ligação em série.
Lâmpadas em Paralelo
Existe outra forma de ligar duas lâmpadas. Veja isto.
Rhett Allain
A diferença neste circuito é que cada lâmpada tem o seu próprio “caminho” para a bateria. Se partir uma destas lâmpadas, ela não faz realmente nada à outra lâmpada.
Aqui está uma rápida demonstração mostrando a diferença entre as lâmpadas em série e as lâmpadas em paralelo.
Oh, e tal como as lâmpadas em série pode fazer isto com muitas, muitas lâmpadas.
Lâmpadas de Natal
P>Agora podemos chegar às coisas divertidas. E as luzes que coloca na sua árvore de Natal? Essas lâmpadas são em série ou paralelas? O que é que acham? Aqui estão duas dicas.
P>Dica número 1: se retirar uma das lâmpadas de um fio, o resto das luzes apaga-se. Ok, isto nem sempre é verdade. Muitas luzes são na realidade dois conjuntos de cordões. Se se puxar uma lâmpada, metade do cordão apaga-se.
Aqui pode ver que este cordão tem uma lâmpada removida e a não das outras luzes está ligada (mesmo que a energia esteja ligada).
P>Dica número 2: Em alguns casos, uma das lâmpadas de um cordão pode “queimar”. Quando uma lâmpada se queima, normalmente será devido a um filamento partido (ou derretido). Neste caso, o filamento ficaria com este aspecto.
Notificação de que uma lâmpada está de facto fora mas as outras estão ligadas. Mas será que o filamento está realmente partido? Sim, se olhar atentamente, pode ver algo como isto.
Rhett Allain
Ok, agora qual é a resposta? As lâmpadas estão em série ou paralelas? Com base na dica 1, parece que as lâmpadas estão em série. Com base na dica 2, parece que estão em paralelo. A resposta é que as luzes estão em série. Yup.
Mas como pode isto ser? Como se pode ter uma luz com um filamento partido e ainda ter as outras luzes acesas? No mundo da física, chamamos a isto “a magia do Natal”. Ok, nem por isso. A resposta é que as luzes estão ligadas em série, mas as lâmpadas têm um truque.
Vamos ver mais de perto uma das lâmpadas do fio.
Rhett Allain
Esta é uma vista de uma lâmpada partida. No fim dos postes de metal é possível ver o filamento partido – portanto trata-se de uma lâmpada queimada (mais eu parti o vidro para que se pudesse ver melhor). Mas e aquele fio de metal enrolado à volta dos postes (indicado com a seta vermelha)? Para que serve isso? Se fosse apenas um arame normal, isto encurtaria o bulbo. Significaria que a maior parte da corrente que passa por este bulbo passaria através deste fio e não através do filamento. Com muito pouca corrente, o filamento não brilharia.
Então, para que esta lâmpada funcione correctamente num fio (com um bom filamento), não deveria haver uma corrente a atravessar este fio de desvio. Ok, agora deixem-me fazer algumas suposições sobre como funciona esta luz mágica de Natal. Sim, eu poderia usar a Internet para descobrir mais sobre esta lâmpada, mas gosto muito de adivinhar.
- Tal como eu disse, numa lâmpada em funcionamento, este fio não conduz corrente eléctrica. Deve haver algum tipo de isolante entre o fio de desvio e o poste de filamento.
- Quando o filamento se queima, toda a corrente que passa por todas as lâmpadas em série pára.
- Sem corrente que passa pelas lâmpadas, há uma grande diferença potencial entre o fio de desvio e um dos postes de filamento (mostrarei porquê abaixo). Esta alta voltagem (120 volts) através de uma distância muito curta produz um campo eléctrico muito elevado.
- Se o campo eléctrico for suficientemente alto, pode causar e avaria eléctrica no material e transformá-lo de um isolador num condutor.
- Boom. O resto das luzes funciona agora (mas provavelmente não faz um som de explosão).
Mas como é que um filamento partido faz uma alta voltagem mesmo na lâmpada que está partida? Vamos fingir que temos um circuito diferente. Neste, tenho 5 lâmpadas em série ligadas a uma bateria. E todas as lâmpadas funcionam.
Rhett Allain
Suponha que cada lâmpada tem uma resistência R (não importa que as lâmpadas não sejamohmic). Se eu tiver uma bateria de 10 volts ligada a eles, então a variação total do potencial eléctrico em torno do laço deve ser zero volts. Além disso, uma vez que as lâmpadas estão em série, têm de ter a mesma corrente eléctrica (I). Isto significa que posso escrever:
Assim, cada lâmpada tem um potencial eléctrico de 2 volts através dela. Mas agora vamos dizer que uma dessas lâmpadas se parte. Com um circuito aberto, já não há corrente. Aqui está o novo diagrama.
Rhett Allain
P>Even embora haja uma interrupção, a alteração do potencial eléctrico em torno deste laço ainda tem de ser zero volts. Mas como não há corrente eléctrica, a alteração do potencial em cada resistência é zero. Isto significa que os 10 volts completos têm de estar em todo o vão. Este potencial de 10 volts de intervalo cria um grande campo eléctrico que quebra o isolador. Esta é a magia das luzes de Natal.
As minhas luzes ainda não funcionam.
Estas lâmpadas têm este fantástico fio de desvio dentro das lâmpadas. No entanto, se a lâmpada nem sequer estiver ligada, mesmo o fio de desvio não funcionará. Portanto, se tiver um fio que não funciona aqui, pode tentar.
1. Está ligado à corrente? Sim, deve verificar isto. Um fio de luzes que não esteja ligado não funcionará. Se tiver luzes ligadas no exterior e elas ficarem molhadas, é provável que provoquem o seu Ground Fault Interrupter (GFI). Têm-nas nas tomadas da sua casa de banho (com o botão de teste e reset). Quando o circuito se molhar pode tropeçar isto.
2. Verifique o fusível. Presumo que tenha verificado o seu disjuntor doméstico. Se isso tiver sido activado, provavelmente poderá dizer por causa das outras coisas que não estavam a funcionar. Mas também há fusíveis na pequena ficha na extremidade do fio. Há uma porta de correr e parece isto.
Se ligar demasiados fios de luzes, então a corrente será demasiado grande. O fusível apagar-se-á para evitar que estas coisas aqueçam demasiado. No entanto, por vezes estes pequenos fusíveis soltam-se apenas depois de armazenarem as luzes na estação baixa. Não faz mal verificá-los.
3. Procure uma lâmpada solta. Se um fio não funcionar e se verificar as outras coisas, há uma boa probabilidade de o problema ser uma lâmpada solta. Pode ser um grande desafio localizar uma lâmpada solta. Normalmente, apenas empurro cada lâmpada para ver se consigo acender o fio de luzes. Há também uma ferramenta especial que pode utilizar. A minha parece-se com isto:
Rhett Allain
Não tenho a certeza absoluta, mas penso que esta coisa detecta pequenas correntes eléctricas. Se tiver uma lâmpada solta, haverá uma ligeira corrente alternada que vai de e para a tomada até à ruptura. No outro lado do rompimento não haverá a mesma corrente. É possível detectar uma corrente detectando os campos magnéticos que vão junto com a corrente. Mas agora não tenho tanta certeza de que seja assim que estes detectores funcionam. Vou ter de pensar um pouco sobre isto.
4. Verifique se há esquilos. Sim. Veja estas luzes numa árvore no meu quintal.
Rhett Allain
Acho que os esquilos odeiam o Natal.
p>Oh, e só por diversão fiz uma versão vídeo desta mesma coisa.