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- -1 ELETRICIDADE LEIS DE KIRCHHOFF PARA TENSÃO E PARA CORRENTE - -2 Olá! Ao final desta aula, você será capaz de: 1. Calcular o valor desconhecido de uma tensão em um componente de circuito em uma malha fechada, quando se conhece os outros valores de tensão. 2. Calcular o valor desconhecido de uma corrente em um nó de circuito, quando se conhece os outros valores de corrente que chegam e saem do nó. 3. Aplicar a lei de Kirchhoff para as tensões para auxiliar no cálculo das tensões e correntes em um circuito elétrico. 4. Aplicar a lei de Kirchhoff para as correntes para auxiliar no cálculo das tensões e correntes em um circuito elétrico. 1 Introdução Nesta aula estudaremos as leis de Kirchhoff para a tensão e para a corrente. A lei de Kirchhoff para a é também conhecida como .tensão lei das malhas A lei de Kirchhoff para a é também conhecida como .corrente lei dos nós As leis de Kirchhoff facilitam a resolução de circuitos que contenham de resistores, mas antesassociação mista é necessário estabelecer os conceitos de nó, ramo e malha que serão os conceitos iniciais a serem abordados. Em seguida veremos as aplicações das leis em circuitos. - -3 2 Nó, ramo e malha Nó É qualquer ponto do circuito onde estão ligados três ou mais condutores. No circuito ao lado há dois nós, indicados pelas letras: b e e. Ramo É qualquer trecho do circuito compreendido entre dois nós consecutivos. No circuito ao lado há três ramos, indicados pelas letras: b-e, b-c-d-e e b-a-f-e. Malha É qualquer circuito fechado, formado por ramos. No circuito considerado, há três malhas: a-b-e-f-a, b-c-d-e-b e a-b-c-d-e-f-a. 3 Lei de Kirchhoff para corrente ou lei dos nós A lei de Kirchhoff para corrente ou lei dos nós, também é conhecida como .1ª lei de Kirchhoff Ela afirma que a soma algébrica das correntes que chegam a um nó é igual a soma algébrica das correntes que saem deste nó. - -4 Neste circuito duas correntes entram no nó e sai uma corrente que é a soma das duas. Neste circuito uma corrente entra no nó e se divide em três que saem do nó. Veja esse exemplo: No circuito abaixo I2 = 5 mA e I3 = 8 mA, determine I1. - -5 Resposta: I1+ I2 = I3 I1+5 = 8 Portanto I1 = 8 – 5 = 3 mA 4 Lei de Kirchhoff para a tensão ou lei das malhas A lei de Kirchhoff para a tensão ou lei das malhas, também conhecida como .2ª lei de Kirchhoff Ela afirma que a soma algébrica das tensões em uma malha fechada é igual a zero. Em um circuito elétrico de corrente contínua a corrente convencional sai do terminal positivo da fonte de tensão, percorre o circuito e retorna ao terminal negativo da fonte de tensão. A corrente ao percorrer o circuito polariza com sinal positivo o lado do resistor onde entra e com sinal negativo o lado do resistor onde sai, de maneira que estabelece uma diferença de potencial ou queda de tensão nos terminais de cada resistor por onde a corrente passa. Observe a polaridade das tensões em cada resistor nos dois circuitos ao lado. - -6 Usando esse circuitos e aplicando a lei de Ohm cada tensão foi calculada através das fórmulas: De acordo com a lei de Kirchhoff para a tensão, aplicada no segundo circuito acima, temos a seguinte equação: - -7 4.1 Lei de Kirchhoff para a tensão ou lei das malhas – EXEMPLOS Exemplo 1 No circuito, determine V1, V2 e V3 e verifique se o somatório das tensões na malha é igual a zero. Equação da lei de Kirchhoff das tensões: V-V -V -V =0 1 2 3 ou 120-36-24-60=0 Exemplo 2 No circuito abaixo, determine o valor da tensão V2, utilizando a lei de Kirchhoff para a tensão. - -8 Escrevendo a equação da lei de Kirchhoff para a tensão, temos: +28-4-V -16=0 2 28-20 =V 2 V =8V 2 Exemplo 3 Vamos ver agora um exemplo de um circuito com duas malhas onde temos um somatório de tensões e a corrente se dividindo em um nó. Observe o circuito da figura apresentada a seguir: Para aplicar a lei de Kirchhoff para a tensão escolhe-se um nó qualquer da malha em questão e percorre-se a malha no sentido horário anotando a variação da tensão em cada componente do circuito. Se a tensão aumenta, o valor desta tensão é somado, se a tensão diminui, o valor é subtraído. A soma das elevações e das diminuições das tensões é zero. No circuito acima, na malha b-c-d-e a soma algébrica das tensões é: +V – V – V = 0. 2 4 5 Na malha a-b-e-f a soma algébrica das tensões é: +V –V –V -V = 0 1 2 3 - -9 A corrente I ao chegar ao nó b se divide, sendo igual à soma de I com I . I é igual a I . E no nó e I é soma de I 1 2 4 4 5 3 5 com I . 2 Exemplo 4 Veremos agora um exemplo numérico utilizando o mesmo circuito mostrado acima. Determine V : 4 Na malha da direita temos: +V – V – V = 0 portanto 6 – V – 2 = 0 2 4 5 4 V = 6 – 2 = 4 V 4 V = 4 V 4 Como a corrente que passa em R é 1 A, aplicando a lei de Ohm obtemos o valor de R 4 4 A equação da lei de Kirchhoff para tensão, da malha do lado esquerdo é: V-V -V -V =0 ou 36-18-6-12=0 1 2 3 Exemplo 5 Exemplo de aplicação da lei de Kirchhoff para corrente. No circuito abaixo determine I e I . 3 5 - -10 No nó a chegam I = 4 A e I = 3 A e sai I . 1 2 3 Portanto: I = I + I = 4 + 3 3 1 2 I = 7A 3 No nó b chegam I = 7 A, sai I = 1 A e sai I . 3 4 5 Portanto I = I – I = 7 – 1 5 3 4 I = 6 A 5 O que vem na próxima aula Na próxima aula, conheceremos: • Método das Correntes de Malha para análise de circuitos. CONCLUSÃO Nesta aula, você: • Reconheceu que existem duas leis de Kirchhoff: Lei de Kirchhoff para a tensão e Lei de Kirchhoff para a corrente. • Compreendeu que a aplicação destas leis é essencial para o cálculo e a resolução dos circuitos elétricos. • Aprendeu a calcular uma tensão desconhecida em uma malha fechada e uma corrente desconhecida em um nó de um circuito elétrico. • • • • Olá! 1 Introdução 2 Nó, ramo e malha 3 Lei de Kirchhoff para corrente ou lei dos nós 4 Lei de Kirchhoff para a tensão ou lei das malhas 4.1 Lei de Kirchhoff para a tensão ou lei das malhas – EXEMPLOS O que vem na próxima aula CONCLUSÃO