Circuitos Elétricos Simples Circuitos elétricos que contém apenas resistores e fontes. A corrente elétrica se move sempre no mesmo sentido, ou seja, são circuitos de corrente contínua. Circuitos com mais de um resistor Associação de Resistores Em série Em paralelo
Vimos na aula passada que. Para as cargas elétricas atravessarem um resistor é necessário aplicar uma d.d.p entre suas extremidades. O dispositivo adequado para isto é uma fonte de tensão (fonte) que, mantendo a tensão constante, realiza trabalho sobre as cargas movimentando-as. Uma fonte de tensão produz uma força eletromotriz (f.e.m) o que significa que ela submete os portadores de carga à uma diferença de potencial. A fonte de tensão fornece a energia necessária para que os portadores de carga sejam colocados em movimento. Exemplos de fontes de energia: baterias de relógios, reatores nucleares, termopilhas, células solares, geradores elétricos.
Embora utilizem princípios distintos de funcionamento, todos os dispositivos mencionados antes têm a mesma função que é a de realizar trabalho sobre os portadores de carga e manter uma diferença de potencial entre os dois terminais. Quando a fonte é ligada, a energia que existe em seu interior transfere os portadores de carga do pólo positivo para o pólo negativo. Este movimento de cargas faz parte da corrente que se estabelece no circuito. A força eletromotriz da fonte é : " = dw dq! [J/C = V ] A força eletromotriz da fonte é o trabalho por unidade de carga que a fonte realiza para transferir cargas da região de baixo potencial para a região com alto potencial.
Fonte de tensão ideal x fonte de tensão real Na primeira não existe uma resistência interna ao movimento das cargas entre um potencial e o outro. Na segunda, existe uma resistência interna que se opõe ao movimento das cargas. Quando uma fonte real não está ligada a um circuito temos que V=f.e.m. Quando uma fonte real está ligada a um circuito, a fonte transfere energia aos portadores que passam por ela e que por sua vez podem transferir esta energia para outros dispositivos.
Cálculo da corrente em um circuito de uma malha Regra das Malhas: A soma algébrica das variações de potencial encontradas ao percorrer uma malha fechada é sempre zero. V a + " ir V a =0 Sinais: A corrente desloca-se da direção de menor potencial para a de maior (sentido horário).
V a + " ir V a =0 " ir =0 Percorrendo o mesmo circuito em sentido anti-horário. ir " =0 De ambas as maneiras, encontramos i = " R
Regra das Resistências: Quando atravessamos uma resistência no sentido da corrente, a variação do potencial é -ir; quando atravessamos uma resistência no sentido oposto, variação é +ir. Regra das Fontes: Quando atravessamos uma fonte ideal do terminal negativo para o terminal positivo, a variação do potencial é + "; quando atravessamos uma fonte no sentido oposto é -"
Outros circuitos de uma malha " ir ir =0 i = " r + R
Resistências em Série A corrente que atravessa o circuito é a mesma, ou seja, ela não se divide, e a somas das d.d.p's em cada resistor é a diferença de potencial aplicada pela fonte. " ir 1 ir 2 ir 3 =0 i = " R 1 + R 2 + R 3 i = " R eq R eq = R 1 + R 2 + R 3
Diferença de potencial entre dois pontos Qual a diferença de potencial entre os pontos a e b do circuito abaixo? V a + " ir = V b! V b V a = " ir Mas i = " r + R V b V a = " " r + R R V b V a = " r + R R Para determinar o potencial entre dois pontos de um circuito, começamos em um dos pontos e percorremos o circuito até o outro pronto somando todas as d.d.p s que encontramos no percurso.
Aterrando um circuito Aterrar um circuito significa definir o potencial de um dado ponto como sendo nulo V a =0 V b =0
Potência, Potencial e Força Eletromotriz P = iv E no caso de uma fonte real: V = " ir P = i" ri 2
Circuitos com mais de uma malha nó em d i 2 = i 1 + i 3 Regra dos nós: A soma das correntes que entram em um nó é igual à soma das correntes que saem do nó.
Temos neste circuito, três malhas: badb, bcdb e badcb (externa) Malha badb no sentido anti-horário: " 1 i 1 R 1 + i 3 R 3 =0 Malha bcdb no sentido anti-horário: " 2 i 3 R 3 i 2 R 2 =0 i 2 = i 1 + i 3 Sistema com 3 equações e 3 incógnitas que pode ser resolvido tranquilamente.
Resistências em Paralelo Quando todas as resistências estão sujeitas à mesma diferença de potencial, elas estão associadas em paralelo. A corrente elétrica em um circuito com resistências associadas em paralelo se divide. i 1 = V R 1 i 2 = V R 2 i 3 = V R 3 nó em A i = i 1 + i 2 + i 3
i = V 1 R 1 + 1 R 2 + 1 R 3 1 R e q = 1 R 1 + 1 R 2 + 1 R 3