Atividade prática eletricidade análise de circuitos, formas de onda, divisor de tensão, lei de ohms

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Atividade prática de eletricidade – Análise de circuitos.
Resumo. Esta atividade tem como objetivo a análise de circuitos através dos métodos dos nós e correntes de malha.
Palavras chave: tensão, corrente, multisim, nodal, malha.
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Introdução
O objetivo deste estudo é realizar a análise de circuitos elétricos, através da aplicação dos métodos de análise nodal e correntes de malha.
Procedimento Experimental
Durante o experimento foram simulados 02 circuitos com o software multisim 14, onde no primeiro foram solicitadas as correntes que circulam através das fontes V1 e V3. No segundo circuito foram solicitadas as tensões nos pontos PR1, PR2 e PR3, através da análise nodal.
Os circuitos montados:
Circuito 1. Verificação das correntes de malha.
Circuito 2 Verificação das tensões através da análise nodal.
Foram realizados os cálculos teóricos para os 02 circuitos.
Circuito 1 – método das correntes de malha.
Como já havia 02 correntes nomeadas no circuito, I1 = 1A e I2 = 5A , as correntes das malhas foram :
Malha inferior onde está locada a fonte V1 = 40V foi chamada de malha 3 e sua corrente foi chamada de I3.
A malha superior à direita, onde está localizada a fonte V3 = 12V foi nomeada como malha 4 e sua corrente foi chamada de corrente I4.
Durante os cálculos foi determinado que o sentido das correntes I3 3 I4 é o sentido horário apenas para efeito de cálculos.
Sendo assim podemos calcular a malha 3 como sendo:
M3 = R1*I3 + R3*(I3 – I1) + R2(I3 + I2) + V2 – V1;
Sendo assim teremos:
59I3 + 85 = 0
I3 = - 1,44A (o sinal é negativo apenas por ter convencionado a corrente no sentido contrário).
Logo, I3 = 1,44A.
Para a malha 4 teremos:
M4 = R6*I4 + V3 + R4*(I4 + 5)
Sendo assim teremos:
32I4 + 97 = 0
I4 = -3,03A (o sinal negativo mostra que o sentindo em que a corrente foi convencionada está invertido).
Logo, I4 = 3,03A.
Circuito 2 - método dos nós.
Para o circuito 2 foram pedidas as tensões nos pontos PR1, PR2 e PR3, que são 3 nós do circuito (fora o nó referência onde está o aterramento do circuito).
Para melhor visualização as tensões nos nós foram renomeadas da seguinte forma:
- Tensão em PR1 = VA
- Tensão em PR2 = VB
- Tensão em PR3 = VC
Para análise do circuito foram convencionadas as seguintes correntes :
Nó A (nó onde se localiza a tensão VA) :
- Corrente I1 que sai do nó A e circula pelo resistor R1.
- Corrente I3 que circula pelo resistor R3 e entra no nó A.
- Corrente I4 que circula pelo resistor R6 e entra no nó A.
Nó B (nó onde se localiza a tensão VB).
- Corrente I3 que sai do nó B e circula pelo resistor R3.
- Corrente I5 que sai do nó B e circula pelo resistor R2.
- Corrente I6 que circula o resistor R4 e entra no nó B.
Nó C (nó onde se localiza a tensão VC).
- Corrente I2 que sai da fonte de corrente I2 e entra no nó C.
- A corrente I4 que sai do nó C e circula pelo resistor R6.
- A corrente I6 que sai do nó C e circula pelo resistor R4.
De acordo com a análise nodal, a soma das correntes que saem de um nó é igual a soma das correntes que entram no nó.
 Logo teremos:
Nó A ( I3 = I1 + I4 );
Nó B ( I6 = I3 + I5 );
Nó C ( I2 = I4 + I6 ).
Como precisamos achar a tensão e por lei de ohms temos I = V/R, podemos expressar as correntes da seguinte forma:
Nó A – 
[VA –(-8)] / 20 = [(VB – VA)/ 17] + [(VC+5-VA)/15];
Nó B – 
[(VC – VB)/8] = [(VB-10)/13] + [(VB – VA)/17];
Nó C – 
Como a corrente I2 é igual a 2A, teremos:
2 = [(VC – VB)/8] + [(VC + 5 – VA)/15].
Reorganizando os sistemas de equações teremos:
895VA – 300VB – 340VC = -340
104VA – 461VB + 221VC = -1360
8VA + 15VB – 23VC = -200
*Resolvendo as equações teremos:
VA = 16,75 volts;
VB = 19,92 volts;
VC = 27,51 volts.
O sistema de equações foi resolvido através do método matricial.
Análise e Resultados
Analisando os cálculos teóricos com os resultados obtidos nas simulações do multisim verificamos que os resultados estão corretos e possuem pequenas diferenças apenas pelo numero de casas decimais utilizadas pelo software e durante o cálculo utilizando uma calculadora científica.
 
Correntes de malha no circuito 1 através do software multisim 14.
Tensões nos nós do circuito 2 através do software multisim 14.
Conclusão
Os cálculos teóricos e resultados das simulações foram praticamente iguais, salvo as diferenças nas aproximações utilizadas.
Os modelos teóricos de analise nodal e método das correntes de malha funcionam sem problemas para verificação de tensão e corrente em diversos pontos do circuito, salvo algumas exceções onde teremos que utilizar outros métodos teoremas devido à complexidade dos circuitos.
Referências
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[1] Nilson, James W. – Riedel, Susan A.. “Circuitos elétricos ” Ed. Pearson, 10ª edição (2016).
[2] Roteiro de estudos Univirtus – Eletricidade.