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Questão 35454

UEL 2017
Física

O LED (Light Emitting Diode) é um diodo semicondutor que emite luz quando polarizado eletricamente. A curva característica de um LED está indicada na Figura 1.

Percebe-se que, na região de condução elétrica do LED, um aumento pequeno na diferença de potencial U leva a um aumento considerável na corrente elétrica i que passa pelo LED. Por isso, no circuito elétrico de polarização, é geralmente necessário conectar um resistor R em série com o LED, como esquematizado na Figura 2, de maneira a limitar a corrente elétrica que passa pelo diodo.

 

Pode-se observar, pelo gráfico da Figura 1, que, se a corrente elétrica no circuito for de 100 mA, a diferença de potencial Ud aplicada sobre o LED será de 2 V.
A partir dessas informações, responda aos itens a seguir.
 
a) Sabe-se que, ao longo de um circuito fechado, como o da Figura 2, a soma das diferenças de potencial (ddp) e das quedas de tensão sobre cada componente do circuito é zero.
Considerando que a ddp da fonte vale +12 V e que as quedas de tensão do resistor e do LED são, respectivamente, −R · i e −Ud, determine o valor de R para que a corrente elétrica no circuito seja de 100 mA.
b) Considere o LED como uma fonte puntiforme de luz,  cuja emissão tem um ângulo de divergência total  de 60◦.   Uma lente delgada convergente,  de 6 cm de diâmetro,  é colocada a uma distância o  do LED,   de maneira que a luz emitida pelo LED ilumine toda a superfície da lente, conforme esquematizado na Figura 3.

 

Deseja-se que os raios luminosos que emergem da lente sejam perfeitamente paralelos (ou seja, que a distância imagem seja infinita).

Nesse caso, determine a distância focal da lente.

Considere tg (30) = 0, 6

Gabarito:

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