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um ponto de partida e adotar um sentido de percurso para analisar a(s) malha (s). Exemplo resolvido 10.1: Calcule o sentido e o módulo da corrente elétrica no circuito da fig. 10.4. 1 Ω 4,7 Ω 3,3 Ω 6 V 15 V Fig. 10.4 - Circuito elétrico para o Exemplo 10.1. Resolução: a) Arbitra-se (escolhe-se) um sentido para a corrente elétrica no circuito. Por exemplo, no sentido indicado na figura 10.5. b) Polarizam-se as quedas de tensão nos resistores (polaridade positiva no terminal por onde a corrente entra) e as f.e.m.s das fontes (o terminal maior é o positivo). c) Percorre-se a malha, somando algebricamente as tensões (o sinal da tensão corres- ponde ao sinal da polaridade da tensão encontrada na entrada do componente). Estas etapas estão mostradas na figura 10.5 e na equação abaixo. Leis de Kirchhoff X - 5 I 1 Ω 4,7 Ω 3,3 Ω 6 V 15 V + − + − + − +−+ − Figura 10.5 Esquema de solução para o Exemplo 10.4. 1 4,7 3,3 15 6 0I I I+ + + − = 9 9I = − 1 AI = − O sinal negativo que aparece para o valor da corrente I significa que o sentido esco- lhido para ela está invertido. Neste exemplo, o sentido correto da corrente elétrica I é para bai- xo na fig. 10.5 e não para cima como foi arbitrado no início da resolução. Exemplo resolvido 10.2: Calcule os valores da I1, I2 e I3 a partir dos valores das f.e.m.s e das resistências elétricas usando obrigatoriamente as leis de Kirchhoff. Fig.10.6 - Circuito elétrico para o Exemplo 10.2. Solução: a) O circuito possui 2 nós, 3 ramos e 3 malhas. b) Os sentidos de corrente e polaridades foram arbitrados conforme fig.10.7. Fig.10.7 - Circuito elétrico para o Exemplo 10.2 com sentidos de corrente e polarizações. c) Aplicando-se a lei das correntes de Kirchhoff tem-se apenas uma equação obtida em rela- ção aos nós, pois (Ne1 = n - 1) I3 = I1 + I2; d) Aplicando-se a lei das tensões de Kirchhoff, tem-se duas equações obtidas pelas malhas, pois [NE2 = (r − n + 1) = 3-2+1 = 2] 1ª) Malha ACDA: Começando pelo nó A, percorrendo a malha no sentido horário e chegan- do novamente ao no A tem-se: + I1.R1 + E2 - E1 = 0 2ª) Malha ABCA: Começando pelo nó A, percorrendo a malha no sentido horário e chegan- do novamente ao no A tem-se: + I2.R2 + I2 .R3 - I1 .R1 = 0 A R1 R3 B C R2 E1 E2 D R1 = 4 Ω; R2 = 3,3 Ω; R3 = 2,7 Ω; E1 = 36 V; E2 = 12 V; I3 I1 I2 A + R1 - - R3 + B C + R2 - + E1 - - E2 + D R1 = 4 Ω; R2 = 3,3 Ω; R3 = 2,7 Ω; E1 = 36 V; E2 = 12 V; X - 6 Eletricidade Básica e) Substituindo os valores numéricos disponíveis tem-se: I3 = I1 + I2; + I1.4Ω + 12 V – 36 V = 0 + I2.3,3 Ω + I2 . 2,7 Ω - I1 .4Ω = 0 f) Colocando em forma de sistema de equações tem-se: (1): I1 + I2 - I3 = 0; (2): I1.4 = 24; (3): - I1 .4 + I2.6 = 0 ; g) Usando um método de resolução de sistema de equação chega-se na resposta. Nesse caso foi usado o método da substituição. De (2) obtém-se: I1 = 24V/4Ω (4) I1 = 6 A; Substituindo I1 em (3) chega-se a - 24 + I2.6 = 0; I2 = 24/6 e (5) I2 = 4 A; Substituindo (4) e (5) em (1) chega-se a 6 + 4 - I3 = 0; I3 = 10 A Com os resultados foram todos positivos significa que os sentidos de corrente arbitrados es- tavam corretos. Estes mesmos resultados poderiam ser obtidos, neste caso mais simples, usan- do a teoria dos circuitos em paralelo. Exemplo resolvido 10.3: Calcule os valores da E2 e da resistência elétrica do resistor R2 no circuito da figura 10.8. Sabe-se que as correntes que percorrem R1 e R2 valem, respectivamente, I1 = 8 A e I2 = 5 A. 60 V 1 Ω I1 4 Ω I2 2 Ω E2 R2 Figura 10.8 - Circuito elétrico para o Exemplo 10.3. Resolução: a) Observa-se que o circuito possui 2 nós, 3 ramos e 3 malhas. b) Os sentidos de corrente e polaridades foram arbitrados conforme fig.10.9. 60 V 1 Ω I1 4 Ω I2 2 Ω E2 R2 A B CD E I3 + − + − + − +− + − − + Fig. 10.9 - Esquema de solução para o Exemplo 10.3. c) Aplicando-se a lei das correntes de Kirchhoff tem-se apenas uma equação obtida em rela- ção aos nós, pois (Ne1 = n-1) Nó A: 1 2 3I I I= + , como I1 = 8 A e I2 = 5 A, tem-se: 38 5 I= + 3 3 AI = ; d) Aplicando-se a lei das tensões de Kirchhoff, tem-se duas equações obtidas pelas malhas, pois [Ne2 = (r − n + 1) = 3-2+1 = 2] Leis de Kirchhoff X - 7 1ª) Malha ACDEA: 2 2 1 14 1 60 0R I I I+ + − = , como I1 = 8 A e I2 = 5 A, tem-se: 25 4 8 1 8 60 0R + × + × − = 25 20R = 2 4 R = Ω 2ª) Malha ABCA: 2 3 2 22 0E I R I+ − = 2 2 3 4 5 0E + × − × = 2 14 VE = Exemplo resolvido 10.4: Calcule o valor e o sentido correto das correntes em cada ramo do circuito da fig.10.10. 12 Ω 51 V 3 Ω 20 V 2 Ω50 V 40 V 3 Ω Fig. 10.10 - Circuito elétrico para o Exemplo 10.4. 12 Ω 51 V 3 Ω 20 V 2 Ω50 V 40 V 3 Ω I1 I2 I3 + − + − +− + − A B F GD C E Fig. 10.11 - Esquema de solução para o Exemplo 10.4 Arbitrando-se os sentidos das correntes nos ramos como mostrado na fig.10.11, apli- cando-se a lei das correntes de Kirchhoff ao nó B e a lei das tensões de Kirchhoff às malhas ABCDEA e BFGDCB, obtém-se: 1 2 3 2 1 3 3 2 0 Lei das correntes de Kirchhoff no nó 40 3 20 50 12 0 Lei das tensões de Kirchhoff na malha 3 51 2 20 3 0 Lei das tensões de Kirchhoff na malha I I I B I I ABCDEA I I I BFGDCB + + = →� � − − − + = →� � − − − + + = →� Substituindo-se os valores numéricos dos resistores e das fontes de tensão e rearran- jando-se as correntes (incógnitas), obtém-se o seguinte sistema de equações lineares: 1 2 3 1 2 2 3 0 12 3 30 3 5 31 I I I I I I I + + =� � − =� � − =� Este sistema pode ser resolvido pelo método de Cramer, como mostrado a seguir. • Cálculo do determinante principal: 1 1 1 1 1 12 3 0 12 3 0 3 5 0 3 ∆ = − − − [1 ( 3) ( 5) 1 0 0 1 12 3] [1 ( 3) 0 1 0 3 1 12 ( 5)]∆ = × − × − + × × + × × − × − × + × × + × × − 15 0 36 [0 0 60] 111∆ = + + − + − = X - 8 Eletricidade Básica • Cálculo do determinante para a corrente I1: 1 0 1 1 0 1 30 3 0 30 3 31 3 5 31 3 I∆ = − − − 1 [0 ( 3) ( 5) 1 0 31 1 30 3] [1 ( 3) 31 0 0 3 1 30 ( 5)]I∆ = × − × − + × × + × × − × − × + × × + × × − 1 0 0 90 [ 93 0 150] 333I∆ = + + − − + − = • Cálculo do determinante para a corrente I2: 2 1 0 1 1 0 12 30 0 12 30 0 31 5 0 31 I∆ = − 2 [1 30 ( 5) 0 0 0 1 12 31] [1 30 0 1 0 31 0 12 ( 5)]I∆ = × × − + × × + × × − × × + × × + × × − 2 150 0 372 [0 0 0] 222I∆ = − + + − + − = • Cálculo da corrente I1: 1 1 333 111 II ∆= = ∆ 1 3 AI = • Cálculo da corrente I2: 2 2 222 111 II ∆= = ∆ 2 2 AI = • Cálculo da corrente I3: 1 2 3 0I I I+ + = 3 1 2 3 2I I I= − − = − − 3 5 AI = − 12 Ω 51 V 3 Ω 20 V 2 Ω50 V 40 V 3 Ω 3 A 2 A 5 A Fig.10.12- Sentidos corretos para as correntes nos ramos no circuito do Exemplo 10.4. Leis de Kirchhoff X - 9 Questões propostas: 10.1- Determine os valores das correntes desconhecidas no circuito da figura