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
