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Por Que Duas Lâmpadas em Série com Pilha D Ficam Fracas: Divisão de Tensão Explicada

Duas lâmpadas idênticas em série alimentadas por uma única pilha D (1,5V) brilham fracamente porque cada lâmpada recebe apenas metade da tensão da pilha — cerca de 0,75V em vez dos 1,5V completos que receberia sozinha.

A Física: Divisão de Tensão em Série

  • Circuito série: Mesma corrente (I) flui por todos os componentes.
  • Cada lâmpada tem resistência R: Resistência total = 2R.
  • Lei de Ohm: I = V_pilha / (2R)
  • Tensão por lâmpada: V_lâmpada = I × R = V_pilha / 2

Com uma pilha alcalina D fresca (~1,55V circuito aberto, ~1,4V sob carga), cada lâmpada vê ~0,7V.

Por Que o Brilho Cai Mais que a Metade

Saída de luz de lâmpada incandescente ∝ V³·⁵ (aproximado). Reduzir tensão à metade reduz luz para ~(0,5)³·⁵ ≈ 8,8% do brilho nominal. Duas lâmpadas em série = ~18% luz total de uma lâmpada em tensão plena.

Fatores Adicionais

  • Resistência interna da pilha: Pilha D ~150–300 mΩ. Sob carga, tensão de terminal cai ainda mais.
  • Coeficiente de temperatura do filamento: Resistência fria é 10–15× menor que quente. Pico de corrente inicial é maior; estado estacionário é como calculado.
  • Desigualdade de lâmpadas: Se resistências diferem, tensão divide proporcionalmente — uma lâmpada mais brilhante, outra mais fraca.

Contraste: Conexão Paralela

  • Cada lâmpada recebe tensão total da pilha (1,5V).
  • Corrente total = 2× corrente de lâmpada única.
  • Pilha drena 2× mais rápido.
  • Ambas lâmpadas em brilho quase normal (menos queda de resistência interna).

Lição Prática

É por isso que a fiação residencial é paralela: cada tomada/eletrodoméstico recebe tensão plena independentemente do que mais está ligado. Série é para detecção de corrente, luzes natalinas (antigas) e circuitos de controle específicos — não distribuição geral de potência.

Duas lâmpadas, uma pilha D, conexão série → cada uma recebe metade da tensão → cada uma opera a ~9% brilho → luz total ~18% de uma lâmpada corretamente alimentada. Física, não defeito.