Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos

(Enem 2017) Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos. Quando a corrente que passa por esse componente elétrico é maior que sua máxima corrente nominal, o fusível queima. Dessa forma, evita que a corrente elevada danifique os aparelhos do circuito. Suponha que o circuito elétrico mostrado seja alimentado por uma fonte de tensão U e que o fusível suporte uma corrente nominal de 500 mA.

Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos

Qual é o máximo valor da tensão U para que o fusível não queime?

a) 20 V b) 40 V c) 60 V d) 120 V e) 185 V


Na situação limite, o valor da corrente máxima que poderá passar no fusível é 0,5 A. Essa deve ser a mesma corrente que passará pelo resistor de 120 Ω, como ilustrado na Figura 1. Observe que a parte de cima do circuito não será utilizada.

Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos
Figura 1. Adaptação do circuito elétrico do enunciado.

Considerando que o circuito elétrico é ideal — as resistências do fio e do fusível são despresíveis — vamos calcular a ddp $U_\text{AB}$ entre os pontos A e B:

\begin{equation} \begin{split} U_{\textrm{AB}} &= R_{\textrm{1}} \, i_{\textrm{1}} \\ &= 120 \cdot 0,5 \\ &= 60 \textrm{ V} \text{.} \end{split} \end{equation}

Uma vez que conhecemos essa ddp, fica fácil obtermos a corrente que passa pelo resistor de 60 Ω:

\begin{equation} \begin{split} U_{\textrm{AB}} &= R_{\textrm{2}} \, i_{\textrm{2}} \\ 60 &= 60 \cdot i_{\textrm{2}} \\ & \Rightarrow \ i_{\textrm{2}} = 1 \textrm{ A} \text{.} \end{split} \end{equation}

E, aplicando a lei dos nós (Lei de Kirchhoff) no ponto B:

\begin{equation} \begin{split} i_{\textrm{3}} &= i_{\textrm{1}} + i_{\textrm{2}} \\ &= 0,5 + 1 \\ &= 1,5 \textrm{ A} \text{.} \end{split} \end{equation}

Agora podemos calcular a ddp entre os pontos B e C:

\begin{equation} \begin{split} U_{\textrm{BC}} &= R_{\textrm{3}} \, i_{\textrm{3}} \\ &= 40 \cdot 1,5 \\ &= 60 \textrm{ V} \text{.} \end{split} \end{equation}

Note que a tensão $U$ é a ddp entre os pontos A e C. Ela pode finalmente ser calculada:

\begin{equation} \begin{split} U_{\textrm{AC}} &= U_{\textrm{AB}} + U_{\textrm{BC}} \\ &= 60 + 60 \\ &= 120 \textrm{ V} \text{,} \end{split} \end{equation}

ou seja,

\begin{equation} U = U_{\textrm{AC}} = 120 \textrm{ V} \text{.} \end{equation}

Resposta: d.



Ramo inferior composto pelo fio que contém o fusível:
O fio que contém o fusível contém um resistor de resistência 120 ohm e está em paralelo com o fio de 60 ohms. Logo, o fio que contém o fusível tem metade da corrente circulando por ele em relação a corrente que circula pelo de 60 ohms.

A corrente que divide por esse ramo inferior será a soma da corrente que circula pelo resistor de 120 ohms e da corrente que circula pelo resistor de 60 ohms, totalizando uma corrente de 1500 mA (1,5 A).

Calculando a Req do ramo inferior:

Req = (120.60)/(120 + 60) + 40 = 80 ohms

Pela lei de Ohm:

U = Req x i = 80 x 1,5 = 120 V

Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos. Quando a corrente que passa por esse componente elétrico é maior que sua máxima corrente nominal, o fusível queima. Dessa forma, evita que a corrente elevada danifique os aparelhos do circuito. Suponha que o circuito elétrico mostrado seja alimentado por uma corrente de tensão U e que o fusível suporte uma corrente nominal de 500 m A

Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos

Oual é o máximo valor da tensão U para que o fusível não queime?

  1. 20 V
  2. 40 V
  3. 60 V
  4. 120 V
  5. 185 V  

Solução

O enunciado nos diz que:

Quando a corrente que passa por esse componente elétrico é maior que sua máxima corrente nominal, o fusível queima.

O fusível vai até 500 mA, então vamos trabalhar com esse valor. O objetivo da questão é encontrar a tensão U, ela será igual a DDP entre A e C. Veja o passo a passo da resolução:

  1. Primeiro vamos calcular a DDP entre A e B no trecho laranja da figura a seguir, pra isso consideramos a resistência de 120 ohms e a corrente nominal 500 mA = 0,5A.
  2. Sabendo a DDP entre A e B calculamos a corrente que passa na parte azul na figura abaixo.
  3. A corrente 3 (roxa) será a soma das correntes 1 (laranja) e 2 (azul)
  4. Assim, calculamos a DDP entre os pontos BC
  5. A DDP entre A e C será igual a soma das DDP AB e DDP BC, isso será igual a U

Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos

Lado corrente 1 laranja (assumindo resistência do fusível desprezível):

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Assim, a corrente no trecho laranja será (ddp AB/resistência):

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A corrente i3 será a soma das correntes:

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Logo a DDP-BC:

Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos

Assim, a tensão total:

Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos

Letra D

Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos

Qual é o dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos?

Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos. Quando a corrente que passa por esse componente elétrico é maior que sua máxima corrente nominal, o fusível queima. Dessa forma, evita que a corrente elevada danifique os aparelhos do circuito.

Qual é a função de um fusível?

A função do fusível é tornar um circuito elétrico seguro. A eletricidade pode causar muitos danos e provocar acidentes se não for utilizada da maneira correta. Os circuitos elétricos às vezes podem ter curtos-circuitos ou sobrecargas de energia.

O que é Fusivel de proteção?

O fusível é um dispositivo de proteção contra o curto-circuito e a sobrecarga que acontecem dentro do circuito elétrico. Os fusíveis estão presentes internamente em aparelhos eletrônicos e em filtros de linha, que são muito utilizados para ligar computadores em escritórios.

São tipos de fusíveis de proteção?

São utilizados para cessar a passagem da corrente elétrica. Quando há uma carga maior do que o fusível aguenta, ele queima. Os fusíveis são formados por: base, porta-fusível, anel de proteção, elo fusível e indicador. Os tipos mais comuns de fusíveis são: NH, D e ultrarrápido.