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Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Esse teorema é usado para reduzir uma rede a um circuito simples em paralelo com uma fonte de corrente. Esse circuito simplificado será composto por uma fonte de corrente, citada anteriormente, com valor de corrente com um o Resistor de Norton , em paralelo à fonte. Acoplado a este circuito equivalente, nos pontos “a” e “b”, ter- se-á a rede externa que poderá ser composta por um ou mais componentes. Abaixo, apresenta-se o circuito equivalente com a rede externa. Teorema de Norton NI a b Onde, na rede externa, deve-se ter o componente sobre o qual deseja-se conhecer as informações (tensão, corrente ou potência). NR NI NR Externa Rede Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Lista 1 Seção 1.1 Produzido por: Rayel Carvalho e Thiago Leite Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Agora transformando em um curto toda a parte que foi destacada, encontraremos algumas informações a partir desse curto, primeiro o valor de , que é a corrente que vai de para no curto criado: A) No Teorema de Norton, retiramos o resistor desejado do circuito, e em seu lugar é formado um curto circuito, então encontramos uma corrente que passa por ele. O procedimento para encontrar pelo método de Norton é o seguinte: NI 0i a b NI a b a b NI Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 e 7 12 NI a b Então, é a corrente que passa pelo resistor de 4Ω, em paralelo com o de 3Ω. Vamos encontrar a tensão no equivalente aos resistores de 3Ω e 4Ω em paralelo, que servirá para calcularmos a corrente no resistor desejado: Aplicando divisor de tensão: Ve 19 36 1 7 12 7 12 3 NI *é a queda de tensão no resistor equivalente, e, logo, a queda de tensão tanto no resistor de 4Ω quanto no de 3Ω . 7 12 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Agora encontrando a resistência de Norton, que é encontrada colocando todas as fontes em repouso, e imaginando um caminho de e indo para : Conhecendo, então, o valor da tensão no resistor podemos obter a corrente que passa pelo ramo: NI a b AII NN 19 9 4 19 36 a b a b 4 3 4 19 4 4 3 NN RR Através da lei de Ohm: e Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b O circuito equivalente é formado por uma fonte de corrente, com a corrente de saída igual ao valor de calculado, A ; o resistor de Norton também calculado, ; e o resistor retirado anteriormente no circuito original, no qual deseja-se encontrar a corrente , que é o de ; tanto as fontes quanto os resistores, estão organizados em paralelo no circuito equivalente, como mostrado abaixo: NI 4 19 2 2 4 19 4 19 19 9 0 i A 19 9 4 19 20 i Ai 3 1 0 Uma vez que os resistores estão em paralelo, para sabermos a corrente em algum deles, aplicamos o divisor de corrente. Então, a corrente que passa pelo resistor de 2Ω é: 19 9 0i Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 é a corrente que passa pelo resistor de 2Ω, então, precisamos conhecer a queda de tensão sobre ele, como ele está em paralelo com o de 3Ω, calculamos a queda de tensão na resistência equivalente, esta será a tensão em ambos: Agora, para obter a queda de tensão , prosseguimos da mesma maneira, isolamos o resistor de 4Ω e em seu lugar criamos um curto-circuito: 0e a b a b NI 5 6 NI Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Aplicando o divisor de tensão ao circuito reduzido abaixo, conhecemos a queda de tensão no resistor equivalente: e 5 6 Ve 11 18 1 5 6 5 6 3 a b NI AII NN 11 9 2 11 18 Aplicando a Lei de Ohm, utilizando a tensão no resistor equivalente, calculada acima, e o resistor de 2Ω: *essa é a queda de tensão no resistor de 3Ω e no de 2Ω. Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando a resistência de Norton: 4 3 4 11 2 4 3 NN RR a b A 11 9 4 11 40 e De posse dos dados encontrados, o circuito equivalente já pode ser montado: Primeiro descobrimos a corrente que passa no resistor de 4Ω, vamos chamá-la de : AII 3 1 4 4 11 4 11 11 9 I I Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Conhecendo a corrente sobre o resistor de 2Ω, encontramos a sua queda de tensão através da Lei de Ohm: 3 1 40 e Ve 3 4 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 B) Iniciando o método de Norton para conhecermos a corrente no resistor de 2Ω, que será retirado e se tornará um curto: 0i a b NI a b Feito isso, ficamos com uma incógnita : NI Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 NI a b Observando o circuito vemos que os resistores de 3Ω e 1Ω estão em paralelo, e o seu equivalente em série com o de 4Ω: 4 3 4 3 e Para calcular , antes precisamos conhecer a tensão que está retida no resistor equivalente, essa tensão será chamada de : e NI Através do divisor de tensão: Vee 19 15 4 3 4 4 3 5 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Como os resistores estão em paralelo, a tensão calculada se aplica a ambos, conhecendo a tensão no resistor, podemos calcular a corrente que passa por ele através da lei de Ohm: AII NN 19 15 1 19 15 O próximo passo é calcular a resistência de Norton, colocando a fonte de tensão em repouso e imaginando um caminho de para : a a b 7 12 a b 7 19 7 12 1 NN RR 7 12 b Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Já temos todos os dados necessários para montar o circuito equivalente: 2 7 19 7 19 19 15 0 i a b A 19 15 7 19 20 i Ai 11 5 0 Uma vez que os resistores estão em paralelo, para sabermos a corrente em algum deles, aplicamos o divisor de corrente. Então, a corrente que passa pelo resistor de 2Ω é: Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Agora vamos calcular a queda de tensão no resistor de 1Ω: 0e a b a b NI Da mesma maneira, precisamos conhecer a tensão no resistor de 2Ω, que é a mesma do resistor de 3Ω, em paralelo. Então vamos calculando a tensão no equivalente estaremos conhecendo a tensão nos dois: 5 6 5 6 e 5 6 4 5 6 5 e Ve 13 15 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b NI A corrente é calculada através da lei de Ohm: NI AII NN 26 15 2 13 15 a b Encontrando a resistência de Norton: 7 12 Teremos os resistores de 4Ω e 3Ω em paralelo, e seu equivalente em série com o seu equivalente, o resistor de 2Ω. Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 7 12 a b Somando os resistores em série: 7 26 2 7 12 NN RR a b A 26 15 7 26 10 e Primeiro descobrimos a corrente que passa no resistor de 1Ω, vamos chamá-la de : AII 11 5 1 7 26 7 26 26 15 I IMontando o circuito equivalente: Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 A tensão no resistor desejado é dada, agora, pela lei de Ohm, com a corrente dada: Ve 11 5 0 11 5 10e Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 C) a b a b NI Calculando primeiramente : 0i 5 6 Faremos a associação em paralelo dos resistores de 2Ω e de 3Ω, para depois encontrar a tensão retida nele, através do divisor de tensão com o resistor de 1Ω, que está em série com o equivalente. Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 5 6 Então: e Vee 11 12 1 5 6 5 6 2 Voltando ao circuito, calculamos a corrente pela lei de Ohm, usando a tensão calculada acima: a b NI NI AII NN 11 4 3 11 12 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando agora a resistência : NR Então, a resistência desejada será: 3 2 *em paralelo entre si... ...em série com este. 3 11 3 3 2 NN RR a b A 11 4 3 11 40 i Montando o circuito equivalente, teremos: Onde calculamos pelo divisor de corrente, então: 0i 4 3 11 3 11 11 4 0 i Ai 23 4 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando agora : 0e a b NI Note que, com a formação do curto, os resistores de 3Ω e de 4Ω não recebem corrente e ,portanto, não participam dos cálculos. O único resistor que recebe corrente é o de 1Ω, então a corrente desejada é dada pela lei de Ohm: AII NN 2 1 2 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Calculando a resistência de Norton: 7 Que será o equivalente dos resistores de 1Ω com o de 7Ω (3Ω + 4Ω) em paralelo: 8 7 17 17 NN RR Montando o circuito equivalente: a b A2 8 7 20e i A tensão é dada pela lei de Ohm, usando a corrente que passa no resistor de 2Ω e é dada pelo divisor de corrente: i 0e 2 8 7 2 8 7 20e Ve 23 28 0 *divisor de corrente! Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 D) a b a b NI Encontrando a corrente : 0i Observe que a fonte está em paralelo com os dois ramos, então a tensão para ambos é a mesma, a corrente será calculada através da lei de Ohm com a tensão igual a 1V: NI AIN 3 1 *negativo pois é contrária à corrente da fonte!! Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando a resistência : NR 3NR Montando o circuito equivalente: a b A 3 1 3 40i 43 3 3 1 0 i Ai 7 1 0 *desconsiderados devido ao curto!!! Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando agora a queda de tensão no resistor de 1Ω: 0e a b NI Da mesma forma que no caso anterior, a fonte está em paralelo com os ramos, logo a tensão em cada um deles será a mesma, a corrente será calculada pela lei de Ohm: NI AIN 2 1 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b A resistência será composta somente pelo resistor de 2Ω, pois os outros são desconsiderados por estarem em paralelo com o curto criado pela fonte em repouso. NR 2NR Montando o circuito equivalente: a b A 2 1 2 10e 12 2 1 2 10e Ve 3 1 0 i Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 E) É possível aplicar o Teorema de Norton a mais de um resistor, como as incógnitas e estão em resistores em série podemos proceder isolando os dois simultaneamente: 0e 0i a b a b NI O curto impede que o resistor de 1Ω receba corrente, e como a fonte está em paralelo com os dois ramos, a tensão é a mesma para cada lado, então, calculamos pela lei de Newton: NI AIN 3 2 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando a resistência : NR A resistência desejada será a associação do resistor de 3Ω e de 1Ω em paralelo: *em paralelo!!! 4 3 13 13 NN RR Montamos o circuito equivalente da mesma forma, usando os dois resistores retirados do circuito original: a b A 3 2 4 3 4 0e 3 0i Vamos calcular a corrente que é comum para o resistor de 3Ω e 4Ω, então, pelo divisor de corrente: 0i 43 4 3 4 3 3 2 0 i Ai 31 2 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Já que temos a corrente que passa pelo ramo, encontramos a queda de tensão no resistor de 3Ω através da lei de Ohm: 31 2 30e Ve 31 6 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Aplicaremos agora o método de Norton para encontrar : 1i a b a b NI A corrente será dada através da lei de Ohm, lembrando que a tensão da fonte é a mesma para os dois ramos: NI 8 7 8 7 2 NI AIN 7 16 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando agora : NR A resistência procurada é dada pelo equivalente dos resistores de 7Ω (3Ω + 4Ω) em paralelo com o de 1Ω: 8 7 17 17 NN RR Montando o circuito equivalente: a b A 7 16 8 7 31i 3 8 7 8 7 7 16 1 i Ai 31 16 1 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando agora : 1e a b NI A corrente é facilmente calculada pela lei de Ohm, pois a tensão aplicada é a total da fonte, novamente, por ela está em paralelo com os ramos do circuito: NI AII NN 2 1 2 a b Encontrando agora : NR 1NR Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Montando o circuito equivalente: a b A2 1 2 1e 12 12 21e Ve 3 4 1 i i Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 F) a b Encontrando primeiramente : a b NI 0i Para encontrar a corrente desejada, devemos fazer a relação em paralelo entre o resistor de 3Ω (2Ω + 1Ω) e o de 1Ω: 4 3 4 3 e a b Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Para saber a corrente no ramo desejado, precisamos conhecer a tensão retida nele. Chamando de tal tensão, a calculamos pelo divisor de tensão: e Vee 5 1 12 4 3 4 3 1 Agora que conhecemos a tensão no resistor equivalente e ,logo, a tensão no resistor de 3Ω (2Ω + 1Ω), já podemos encontrar pela lei de Ohm: NI AII NN 15 1 3 5 1 a b Calculando agora a resistência : NR *em série! Fazendo a associação dos dois resistores em série mostrados acima, em paralelo com o de 1Ω, o circuito fica da seguinte forma: a b 4 3 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 A resistência desejada então, será a soma dos resistores em série: 4 15 4 3 12 NN RR Montando o circuito equivalente com os dados obtidos: a b A 15 1 4 15 1 0i 1 4 15 4 1515 1 0 i Ai 19 1 0 Através do divisor de corrente: Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b NI a b Encontrando agora : 0e Para encontrar devemos fazer a associação de todos os resistores que estão à esquerda da fonte. NI a b NI 5 4 5 4 A corrente já pode ser encontrada através da lei de Ohm: NI AII NN 14 5 2 5 4 1 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando : NR a b 5 4 5 14 2 5 4 NN RR a b 4 Somando os resistores de 1Ω , 2Ω e 1Ω, que estão em série: Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Montando o circuito equivalente: a b A 14 5 5 14 1 0e 14 5 1 5 14 1 5 14 0 e Ve 19 5 0 eqR Vamos fazer um pouco diferente, sabemos que a tensão em ramos paralelos é sempre igual, então, ao invés de encontrarmos a corrente que vai para o resistor de 1Ω, vamos fazer a associação dos dois resistores em paralelo, e aplicar a lei de Ohm no resistor equivalente, a tensão obtida será : 0e Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 G) Descobrindo primeiramente : 0i a b a b NI 1 1 (em paralelo!) e e Encontrando a tensão que está no resistor de 2Ω: e Vee 5 2 113 12 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b NI Usamos a tensão obtida para calcular pela lei de Ohm: e NI AII NN 5 1 2 5 2 a b Encontrando : NR a b 3 4 3 4 3 10 19 30 3 3 10 3 3 10 NN RR e Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Montando o circuito equivalente: a b A 5 1 19 30 1 0i 1 19 30 19 30 5 1 0i Ai 49 6 0 Aplicando o divisor de corrente: Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Prosseguindo agora na obtenção de : a b NI a b Vamos encontrar a tensão retida nos três resistores em paralelo: e 11 6 11 6 e Vee 25 6 11 6 13 11 6 2 0e Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b NI Agora que já conhecemos a tensão nos resistores em paralelo, podemos calcular . Mas antes temos que fazer a associação dos resistores de 1Ω e de 3Ω em paralelo pois queremos saber a corrente antes dela se dividir entre esses dois ramos: NI 4 3 a b NI 4 3 Finalmente: AII NN 25 8 4 3 25 6 e Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Encontrando agora : NR a b 4 3 3 4 Fazendo-se a associação dos resistores, conforme mostrado acima, teremos dois resistores equivalentes em série: a b 4 3 3 4 4 3 3 4 NR 12 25 NR Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 O circuito equivalente: a b A 25 8 12 25 2 0e 25 8 12 25 2 12 25 2 0 e Ve 49 16 0 Novamente vamos encontrar a resistência equivalente, e encontrar a tensão sobre ela, pois a tensão em ambos os resistores é a mesma: eqR Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 H) Vamos encontrar : 0i a b a b NI A corrente já pode ser facilmente calculada através da lei de Ohm, pois os resistores de 1Ω e 2Ω à esquerda não recebem corrente devido ao curto, fazendo então a associação dos resistores de 1Ω em paralelo e aplicando a lei de Ohm temos: NI 2 1 AII NN 4 2 1 2 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Prosseguindo agora na obtenção de : a b NI NR 2 1 Fazendo a associação dos resistores temos: 7 3 2 1 )31( 2 1 )31( NN RR Montando o circuito equivalente: a b A4 7 3 30i 7 3 3 7 3 4 0 i Ai 2 1 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Encontrando agora : 0e a b a b NI 2 3 AII NN 3 4 2 3 2 a b 2 3 Já conhecemos a resistência equivalente mostrada acima no circuito, ela está em paralelo com o resistor de 1Ω: Encontrando : NR 5 3 1 2 3 1 2 3 NN RR Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 O circuito equivalente: a b A 3 4 5 3 1 0e 3 4 1 5 3 1 5 3 0 e Ve 2 1 0 Calculando a tensão em cima da resistência equivalente: eqR Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 I) Encontrando primeiramente : 0i a b a b NI *não recebem corrente devido ao curto! *não recebe corrente devido ao curto gerado pela retirada do resistor! Com isso sobram somente os resistores de 1Ω e 3Ω, que estão em paralelo, logo a tensão neles é a tensão da fonte, a corrente desejada então será encontrada pela lei de Ohm: AIN 3 1 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Agora, encontraremos : NR *em paralelo!!! Então, a resistência desejada será: 5 6 32 32 NN RR Montando o circuito equivalente: a b A 3 1 5 6 10i 1 5 6 5 6 3 1 0 i Ai 11 2 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b a b NI Agora, encontraremos : 0e Observe que neste caso não há passagem de corrente pelo curto gerado de para , logo, concluímos que: a b 0NI Sendo assim: SEM SOLUÇÃO pelo método de Norton. Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 J) Calculando inicialmente : 0i a b a b NI Observe que a fonte está em paralelo com os resistores de 3kΩ e 1kΩ, logo a tensão neles é a tensão total da fonte, logo, é calculada pela lei de Ohm: NI Em paralelo!! mAII NN 1 1 1 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 a b Encontrando agora : NR O curto gerado pela fonte de tensão em repouso não permite a passagem de corrente pelos resistores que foram riscados acima, logo: kRN 1 O circuito equivalente: a b mA1 k1 k20 i kk km i 21 11 0 mAi 3 1 0 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Encontrando agora : 0e a b NI a b Fazendo a associação dos resistores de 1kΩ em paralelo temos: k 2 1 e Ve kk k e 7 1 3 2 1 2 1 1 Encontrando, agora, a tensão que está nos resistores de 1kΩ, através do seu equivalente: Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 Conhecida a tensão no resistor, calculamos a corrente através da lei de Ohm: NI mAI k I NN 7 1 1 7 1 e Encontrando : NR a b *em paralelo!! ab k 4 3 kRkkR NN 4 7 4 3 1 Eletricidade Aplicada Teorema de Norton Lista 1 O circuito equivalente: a b mA 7 1 k 4 7 k2 0e m kk kk e 7 1 2 4 7 2 4 7 0 Ve 15 2 0 Calculando a tensão no resistor equivalente: eqR
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