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ATIVIIDADE CONTEXTUALIZADA ELETRICIDADE E MAGNETISMO DATA 10/04/2025 ATIVIIDADE CONTEXTUALIZADA: ELETRICIDADE E MAGNETISMO DADOS DO (A) ALUNO (A): NOME: José Airton de Menezes Júnior MATRÍCULA: 01712051 CURSO: Engenharia Elétrica POLO: Parangaba – Fortaleza -CE PROFESSOR(A) ORIENTADOR(A): Elias Arcanjo. As Leis de Kirchhoff são fundamentais para a análise de circuitos elétricos, especialmente quando lidamos com circuitos mais complexos, compostos por múltiplas malhas e nós. A primeira Lei de Kirchhoff (Lei das Correntes) afirma que a soma algébrica das correntes que entram em um nó é igual à soma das correntes que saem desse nó. Isso é uma consequência direta da conservação de carga elétrica. Já a segunda Lei de Kirchhoff (Lei das Tensões) nos diz que, ao percorrermos uma malha fechada em um circuito, a soma algébrica das variações de potencial (ou quedas de tensão) ao longo dessa malha é igual a zero. Essa Lei é uma manifestação da conservação de energia. A aplicação das Leis de Kirchhoff permite que engenheiros calculem as correntes e tensões em diferentes partes de um circuito, otimizando o desempenho e garantindo a segurança e eficiência dos sistemas. Com base no circuito presente na figura abaixo, responda: a) Qual a intensidade da corrente elétrica em cada fonte? b) Qual a ddp no resistor 𝑅6 ? c) Qual é a energia dissipada no resistir 𝑅6 em 10 min? OBS.: É essencial que sua atividade tenha os cálculos realizados para encontrar o que foi solicitado. Após realizar suas reflexões, elabore um pequeno texto, contendo o máximo de 20 a 30 linhas, expondo sua argumentação, acerca do solicitado. Dados do circuito: Fontes: ε₁ = 1,0 V ε₂ = 2,0 V ε₃ = 3,0 V Resistores: R₁ = 1,0 Ω R₂ = 0,2 Ω R₃ = 1,0 Ω R₄ = 1,0 Ω R₅ = 0,4 Ω R₆ = 0,4 Ω Definindo as correntes: i₁: sentido horário na malha da esquerda (ε₁) i₂: sentido horário na malha central (ε₂) i₃: sentido horário na malha da direita (ε₃) O resistor R₄ é compartilhado entre as malhas da esquerda e central, então a corrente nele será (i₁ - i₂). a) Corrente elétrica em cada fonte Aplicamos a Lei das Malhas de Kirchhoff: Malha 1 (esquerda): Percorrendo no sentido horário: -ε₁ + R₁·i₁ + R₄·(i₁ - i₂) + R₃·i₁ = 0 -1,0 + 1,0·i₁ + 1,0·(i₁ - i₂) + 1,0·i₁ = 0 -1,0 + 3i₁ - i₂ = 0 → (1) Malha 2 (centro): -ε₂ + R₂·i₂ + R₄·(i₂ - i₁) + R₆·i₂ = 0 -2,0 + 0,2·i₂ + 1,0·(i₂ - i₁) + 0,4·i₂ = 0 -2,0 + (1,6·i₂ - 1,0·i₁) = 0 → (2) Malha 3 (direita): -ε₃ + R₅·i₃ + R₆·(i₃ - i₂) = 0 -3,0 + 0,4·i₃ + 0,4·(i₃ - i₂) = 0 -3,0 + 0,8·i₃ - 0,4·i₂ = 0 → (3) Agora, resolvemos o sistema: Equações: 1. 3i₁ - i₂ = 1,0 2. -i₁ + 1,6i₂ = 2,0 3. -0,4i₂ + 0,8i₃ = 3,0 Vamos resolver: De (1): i₂ = 3i₁ - 1 Substituindo na (2): -i₁ + 1,6(3i₁ - 1) = 2 -i₁ + 4,8i₁ - 1,6 = 2 3,8i₁ = 3,6 → i₁ ≈ 0,947 A Substituindo i₁ em i₂: i₂ = 3(0,947) - 1 ≈ 1,841 A Agora (3): -0,4·1,841 + 0,8·i₃ = 3 -0,7364 + 0,8·i₃ = 3 0,8·i₃ = 3,7364 → i₃ ≈ 4,67 A b) ddp no resistor R₆: R₆ = 0,4 Ω, corrente passando por ele é a diferença entre i₂ e i₃: i₆ = i₂ - i₃ = 1,841 - 4,67 ≈ -2,83 A (ddp no sentido da corrente de i₂ para i₃) U = R·i = 0,4·(-2,83) ≈ -1,13 V (Módulo da ddp = 1,13 V, o sinal apenas indica o sentido) c) Energia dissipada no resistor R₆ em 10 minutos Energia: E = P·t = R·i²·t i = 2,83 A, R = 0,4 Ω, t = 600 s E = 0,4 × (2,83)² × 600 ≈ 0,4 × 8,01 × 600 ≈ 1.922,4 J Texto argumentativo: A atividade contextualizada proposta nos mostra que a análise de circuitos elétricos utilizando as Leis de Kirchhoff é essencial para determinar as variáveis elétricas de sistemas com múltiplas fontes e resistores interligados. Neste exercício, aplicamos a Lei das Malhas e a Lei dos nós para resolver um circuito composto por três malhas e seis resistores, cada uma com uma fonte distinta de tensão. Utilizando a Lei das Malhas, construímos equações que descrevem o comportamento de cada malha. A partir disso, por meio da substituição e resolução de um sistema de equações, determinamos as correntes em cada uma das fontes: aproximadamente 0,947 A na fonte ε₁, 1,841 A na fonte ε₂ e 4,67 A na fonte ε₃. Esses valores indicam o fluxo de cargas elétricas em cada ramo do circuito. Em seguida, com base na corrente que passa por R₆ (a diferença entre as correntes das malhas centrais e da direita), calculamos a ddp no resistor como sendo aproximadamente 1,13 V. Isso demonstra a aplicação prática da Lei de Ohm associada às Leis de Kirchhoff para encontrar tensões em pontos específicos do circuito. Por fim, avaliamos a energia dissipada em R₆ durante um intervalo de 10 minutos. Utilizando a fórmula da potência dissipada, verificamos que cerca de 1.922 J foram transformados em calor, o que é importante do ponto de vista da eficiência e segurança de dispositivos eletrônicos. Esses cálculos demonstram como as Leis de Kirchhoff são fundamentais para compreender o comportamento de circuitos complexos e garantir o funcionamento adequado dos sistemas elétricos. Referências bibliográficas: Livro:Ebook_Eletricidade e Magnetismo_GRUPO SER (Versão Digital, disponível em: https://sereduc.blackboard.com/ultra/courses/_291453_1/outline/lti/launchFrame?tool Href=https:~2F~2Fsereduc.blackboard.com~2Fwebapps~2Fblackboard~2Fexecute~ 2Fblti~2FlaunchLink%3Fcourse_id%3D_291453_1%26content_id%3D_11918170_1 %26from_ultra%3Dtrue&toolTitle=Biblioteca%20Virtual:%20e-Book