Energia ≠ Tensão. Uma 9V empurra mais forte (tensão), mas pilha D guarda muito mais energia total (capacidade). Prove com teste carga simples.
Materiais
- 1× Pilha Alcalina D Nova (LR20)
- 1× Bateria Alcalina 9V Nova (6LR61)
- 1× LED (Vermelho/Amarelo ~2V tensão direta, 20 mA máx)
- 1× Resistor: 150 Ω (para pilha D) / 390 Ω (para 9V) (limita corrente ~20 mA)
- Fios/garra jacaré, Cronómetro, Multímetro (opcional mas ideal)
Procedimento
- Monte Circuito: Bateria (+) → Resistor → LED (ânodo/perna longa) → LED (cátodo) → Bateria (–).
- Verifique LED acende (fraco ok — prova circuito funciona).
- Inicie Cronómetro no momento LED ilumina.
- Observe até LED apenas percetível quarto escuro. Pare cronómetro.
- Registe Tempo.
- Repita com outra bateria + resistor correspondente.
Resultados Esperados e Porquê
| Bateria | Capacidade Nominal | Energia (Wh) | Tempo LED Típico (20 mA) |
|---|
| Alcalina D | ~12.000–18.000 mAh | ~18–27 Wh | 600–900+ horas (25–37 dias) |
| Alcalina 9V | ~550–650 mAh | ~5–6 Wh | 25–35 horas |
A pilha D dura ~20–30× mais.
Explicação Científica
- Energia (Joules) = Tensão × Carga (Coulombs).
- Pilha D: 1,5 V × 15.000 mAh = 22,5 Wh = 81.000 J.
- 9V: 9 V × 600 mAh = 5,4 Wh = 19.440 J.
- Pilha D armazena 4× mais energia total apesar 6× menor tensão.
Melhore Experiência (Nível Feira Ciências)
- Use carga corrente constante (ex: LM317 current sink 10 mA) em vez LED+R.
- Registe tensão vs tempo com Arduino/Pi ADC → trace curvas descarga.
- Calcule ∫ V(t) × I dt = energia real entregue.
- Teste diferentes correntes (1 mA, 10 mA, 100 mA) mostre efeito Peukert.
Esta demo demonstra: Tensão é pressão; Capacidade é tamanho tanque. Energia = Pressão × Tamanho Tanque.
