Resistência de Uma Lâmpada de Filamento: Por Que Ela é Não Ôhmica

23 de fevereiro de 2023 0 Comentários Leitura: 5 min

A resistência de uma lâmpada de filamento ou lâmpada muda com a temperatura do filamento à medida que o potencial aumenta e isso significa que não é ôhmica.

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Compreender a resistência de uma lâmpada de filamento ou bulbo e por que ela muda fornece informações sobre uma variedade de componentes elétricos e eletrônicos que são classificados como não ôhmicos.

Saber se os itens são ôhmicos ou não ôhmicos pode desempenhar um papel importante no projeto de circuitos elétricos e eletrônicos e entender as razões dessas propriedades pode fornecer mais informações sobre sua operação.

Lâmpadas incandescentes ou de filamento são um exemplo chave de um componente elétrico ou eletrônico que não é ôhmico. Entender por que essas lâmpadas de filamento não são ôhmicas permite que sejam usadas de maneira mais adequada.

Sumário

O que é um condutor não ôhmico

Antes de examinar um pouco mais de perto as lâmpadas incandescentes ou lâmpadas de filamento e por que elas não são ôhmicas, vale a pena recapitular o que é um condutor não ôhmico.

Essencialmente, um condutor ou componente não ôhmico é aquele que não segue a lei de Ohm. Em outras palavras, se a tensão for dobrada, a corrente não dobrará.

Em outras palavras, não há uma relação linear entre a tensão e a corrente e um gráfico da corrente e da tensão não seria uma linha reta.

O que são lâmpadas de filamento / lâmpadas incandescentes

A lâmpada incandescente é um excelente exemplo de condutor não ôhmico e é usada para demonstrar a resposta não ôhmica em muitos experimentos.

As lâmpadas de filamento, também chamadas de lâmpadas incandescentes, não são amplamente utilizadas atualmente porque são muito ineficientes em termos de conversão de energia elétrica em energia luminosa. Normalmente, eles convertem menos de 5% ou a energia que os insere em luz. O restante é dissipado como calor. Com as lâmpadas LED modernas sendo até 85% eficientes, os LEDs oferecem uma opção muito melhor para iluminação.

A lâmpada de filamento consiste em um filamento de fio enrolado preso a postes dentro de um bulbo de vidro. O filamento é normalmente muito fino e por isso consegue oferecer um nível razoável de resistência. Por sua vez, isso significa que, com uma diferença de potencial aplicada e uma corrente fluindo por ela, o calor será dissipado.

O nível de calor dissipado dentro do filamento aumenta significativamente a temperatura, e o filamento fica branco quente – é isso que gera a luz que é emitida.

Por que uma lâmpada de filamento não é ôhmica

A razão da característica não ôhmica resulta do calor gerado pelo filamento da lâmpada.

Para operação normal, uma lâmpada será alimentada por uma bateria, como no caso de uma tocha, ou da rede elétrica para iluminação doméstica ou industrial.

Essas fontes de energia fornecem uma tensão quase constante e pode-se supor que ela permaneça a mesma o tempo todo.

Quando ligada pela primeira vez, a lâmpada tem uma resistência baixa: uma lâmpada de iluminação doméstica terá uma resistência de alguns Ohms. Como resultado, haverá uma grande irrupção de corrente.

Isso significa que o filamento fica muito quente, muito rapidamente – é aquecido ao calor branco.

Porém com o aumento da temperatura, a resistência também aumenta de forma que a corrente diminui e a lâmpada volta a funcionar normalmente.

Se a característica IV fosse medida e plotada para várias tensões, seria descoberto que para baixas tensões a resistência seria baixa e a corrente seria alta para a tensão aplicada. À medida que a diferença de potencial em uma lâmpada de filamento aumenta, a corrente aumenta e a energia dissipada, como calor, aumenta, resultando em um filamento operando a uma temperatura mais alta. À medida que a temperatura aumenta, a resistência do filamento também aumenta.

IV característica de uma lâmpada de filamento incandescente

Observe que o gráfico da resistência da lâmpada de incandescência contém elementos positivos e negativos. Isso ocorre porque a tensão pode ser aplicada em qualquer sentido e o mesmo desempenho será visto.

À medida que o filamento dentro de uma lâmpada incandescente aquece, há uma mudança significativa na resistência entre o estado desligado e quando está funcionando. Uma lâmpada típica de 60 W operando a 250 volts consumirá 0,24 amperes e terá uma resistência de 1041 Ω ou mais ou menos. Quando medida usando um multímetro digital, a resistência é de apenas alguns Ohms porque o filamento estará frio.

A razão para esta mudança é que quando o filamento está operando em temperatura ambiente com apenas uma pequena diferença de potencial aplicada, os elétrons são capazes de fluir através dele com relativa facilidade. Eles têm energia suficiente para serem puxados através do fio de filamento.

No entanto, quando o filamento está em sua temperatura de operação, os elétrons têm uma grande quantidade de energia como resultado da temperatura muito alta. Isso significa que eles são incapazes de fluir através da rede dentro do fio suavemente e, portanto, seu fluxo é impedido e a resistência ao fluxo de corrente é significativamente aumentada.

Uma lâmpada de filamento ou lâmpada incandescente fornece um excelente exemplo de um componente não ôhmico. Sua resistência é baixa para baixas diferenças de potencial e aumenta à medida que a tensão aumenta e a temperatura do filamento aumenta.

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