Os LEDs (light-emitting diode) são diodos especiais que submetidos adequadamente a uma ddp de 3V (cc), e atravessados por uma corrente elétrica de 20mA, passam a emitir luz.
Existem LEDs que emitem luz infravermelha, visível (em diversas cores) e ultravioleta.
LEDs em diversas cores
São muito usados em equipamentos eletrônicos, e em lâmpadas (em conjunto) para veículos e residências. Essas lâmpadas são mais econômicas pois emitem mais luz e menos calor, além de durarem mais.
Os LEDs têm terminais com polaridade definida, um negativo (o menor), o outro positivo (o maior), que devem ser ligados à fonte elétrica de corrente contínua (cc) de forma correta:
O símbolo do LED em um circuito é assim:
Imagine uma bateria (de carro, por exemplo) de 12V e você queira ligar um LED a ela. O que faria?
Em uma situação como essa, um resistor (ou mais de um associados) pode ser usado para provocar uma queda de tensão suficiente, de forma a podermos ligar o LED a 3V. Como? Observe o circuito abaixo.
O resistor é usado para provocar uma queda de tensão VR=9V (que é a ddp entre os terminais do resistor), de modo que "restem" 3V para o LED. Perceba que a corrente elétrica é aquela que o LED precisa para funcionar (20mA).
Qual deve ser o valor de R então?
A 1a Lei de Ohm pode ser aplicada isoladamente a qualquer elemento dentro do circuito; sendo assim, para o resistor R, teremos:
Onde iR é a corrente elétrica que atravessa o resistor (que é a mesma i que atravessa o LED, 20mA). Assim:
Ou seja, precisamos de um resistor de 450Ω para podermos ligar o LED à bateria.
E, se você não tivesse um resistor de 450Ω mas dois de 225Ω? Ainda seria possível ligar o LED?
Sim.
Sabemos que um resistor é um "condutor" com grande resistência elétrica e, de acordo com a 2a Lei de Ohm, a resistência elétrica é proporcional ao comprimento do condutor. Assim, se associarmos os resistores de modo a oferecer apenas um caminho para a corrente elétrica, o comprimento dobra, e teríamos um resistor equivalente a 450Ω .
O circuito ficaria assim:
Esse tipo de ligação entre os resistores é chamada de Associação em Série e, podem ser ligados quantos resistores precisarmos.
Perceba que, os resistores são atravessados pela mesma corrente elétrica i, enquanto a queda de tensão da associação (9V) se divide sobre os terminais de cada resistor (4,5V + 4,5V).
Mas vamos estudar esse tipo de associação melhor na próxima página.
Agora, imagine que nós não tivéssemos um resistor de 450Ω, nem dois de 225Ω; mas sim, dois de 800Ω. Ainda seria possível ligar o LED à bateria de 12V?
Sim.
De acordo com a 2a Lei de Ohm, a resistência elétrica é inversamente proporcional à área A do corte da seção transversal do condutor. Assim, se associarmos os dois resistores de 800Ω, de modo a oferecer mais de um caminho para a passagem da corrente elétrica, isso fará a resistência elétrica diminuir, já que a área do condutor dobra, passando a ser equivalente a um resistor de 450Ω.
O circuito ficaria assim:
Esse tipo de ligação entre os resistores é chamada de Associação em Paralelo e, podem ser ligados quantos resistores precisarmos.
Nesse tipo de associação, os terminais de todos resistores estão submetidos a mesma ddp, ou seja, aquela sobre a associação (9V), enquanto a corrente elétrica i se divide para atravessá-los, voltando a se somar logo depois (i =i'+i').
Também iremos estudar melhor esse tipo de associação na próxima página.
Agora, imagine que só tivéssemos resistores de 100Ω. Ainda seria possível ligar o LED usando apenas esses resistores? Sim. Uma possibilidade é mostrada no esquema abaixo:
Esse tipo de associação é chamada de Associação Mista. Também a estudaremos a seguir.
Mas lembre-se sempre! As Leis de Ohm podem ser aplicadas ao circuito como um todo, em partes dele, ou apenas em um elemento. Por exemplo, qual a resistência elétrica do LED em funcionamento?
Sabendo que a corrente elétrica que o atravessa é i=20mA, que a ddp sobre os seus terminais é VLED=3V, teremos:
Qual a resistência elétrica total do circuito em funcionamento?
Observe que o LED está em série com o resistor de 450Ω (ou associação equivalente), ou seja, só existe um caminho para a corrente elétrica passar; assim, a resistência total do circuito é de 600Ω = 450Ω+150Ω (sem considerar a resistência interna da bateria).