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Circuitos Elétricos Aula 3 – Leis de Kircchoff Prof. Dr. Reinaldo Squillante Júnior prof.squillante@uni9.pro.br Motivação + - E R1 R6 R5 R3 R2 R4 I1 I1 I3 I3 I2 V1 V3 V5 V6 V2 V4 Técnica de Simplificação de circuitos por Associação de resistores Aplicação das lei de Ohm V = R.I Motivação + - E1 R1 R6 R5 R3 R2 R4 I1 I1 I3 I3 I2 V1 V3 V5 V6 V2 V4 + - + - E2 E3 Como determinar os valores das correntes e tensões em cada resistor? Motivação + - E1 R1 R6 R5 R3 R2 R4 I1 I1 I3 I3 I2 V1 V3 V5 V6 V2 V4 + - + - E2 E3 Leis de Kircchoff resolve este tipo de problema!!!! Vamos aprender como aplicar estas leis para resolver problemas desta natureza??? Objetivos da aula 1. Introdução 1.1 – Elementos de um circuito elétrico 2. Leis de Kircchoff 2.1 – Leis de Kircchoff para correntes. Lei dos nós 2.2 – Leis de Kircchoff para tensões. Lei das malhas 3. Método para aplicação das Leis de Kircchoff Exercícios propostos. 1 – Introdução Leis de Kircchoff Trabalhou em diversas universidades da Alemanha e ficou conhecido principalmente pelas leis que formulou para as áreas da eletricidade, termologia e termoquímica. As leis de Kircchoff para circuitos elétricos foram também denominadas leis das malhas e dos nós. Ele as formulou em 1845, enquanto ainda era estudante universitário. Figura 1 – Gustav Robert Kircchoff (1824 – 1887) 1 – Introdução 1.1 – Elementos de um Circuito Elétrico Leis de Kircchoff As leis de Kircchoff envolvem conceitos básicos para a resolução e análise de circuitos elétricos, tanto em corrente contínua como em alternada. Antes de apresentá-las, vamos compreender os elementos que formam um circuito elétrico. Ramo Qualquer parte de um circuito elétrico composta por um ou mais dispositivos ligados em série é denominada ramo. Nó Qualquer ponto de um circuito elétrico no qual há a conexão de três ou mais ramos é denominado nó. 1 – Introdução 1.1 – Elementos de um Circuito Elétrico Leis de Kircchoff Malha Qualquer parte de um circuito elétrico cujos ramos formam um caminho fechado para a corrente é denominada malha. 2 – Leis de Kircchoff Leis de Kircchoff Um circuito admite um único sentido de corrente com um único valor para cada ramo. Conhecidos os sentidos e as intensidades das correntes em todos os ramos de um circuito, todas as tensões podem também ser determinadas. A compreensão e a análise de um circuito dependem das duas leis básicas da eletricidade apresentadas a seguir: 2.1 - Lei de Kircchoff para Correntes – Lei dos Nós Definindo arbitrariamente as correntes que chegam ao nó como positivas e as que saem do nó como negativas, a lei de kircchoff para correntes pode ser enunciada como segue: “ A soma algébrica das correntes em um nó é igual a zero”. ou “A soma das correntes que chegam a um nó é igual à soma das correntes que saem desse nó”. 2 – Leis de Kircchoff Leis de Kircchoff 2.2 - Lei de Kircchoff para Tensões – Lei das Malhas Adotando um sentido arbitrário de corrente para a análise de uma malha, e considerando as tensões que elevam o potencial do circuito como positivas (geradores) e as tensões que causam queda de potencial como negativas (receptores passivos e ativos), a lei de Kircchoff para tensões pode ser enunciada como segue: “ A soma algébrica das tensões em uma malha é igual a zero”. ou “A soma das tensões que elevam o potencial do circuito é igual à soma das tensões que causam a queda de potencial”. 3 – Método para aplicação das Leis de Kircchoff Leis de Kircchoff Passo 1) Identificar os nós, ramos e malhas do circuito elétrico; Passo 2) Atribuir para cada ramo do circuito um sentido para a corrente elétrica; Passo 3) Polarizar as fontes de tensão; Passo 4) Polarizar as quedas de tensão nos resistores de acordo com o sentido adotado para a corrente; Passo 5) Havendo nós, aplicar a Lei dos nós para cada nó; Passo 6) Se o número de equações obtidas no passo anterior não for suficiente para resolver o circuito, aplicar a Lei das malhas para cada malha do circuito. Passo 7) Escolher um ponto de partida e adotar um sentido de percurso para analisar a(s) malha(s). 3 – Exercícios propostos Leis de Kircchoff 1) No circuito elétrico ao lado, identifique os seus nós, ramos e malhas. Respostas: Nós c ; g Ramos: c-b-a-i-h-g; c-d-e-f-g; c-g Malhas: c-b-a-i-h-g-c; c-d-e-f-g-c; a-b-c-d-e-f-g-h-i-a 2) No circuito ao lado, são conhecidos os valores de I1, I2 e I4. Determine I3, I5 e I6 por meio da lei de kircchoff para correntes. Respostas: I3 = 4 A I5 = 3 A I6 = 1 A 3 – Exercícios propostos Leis de Kircchoff 3) No circuito elétrico ao lado, são conhecidos os valores de E1, E2, V3 e V4. Determine V1 e V2 por meio da lei de Kircchoff para tensões. Respostas: V1 = 3 V V2 = 7 V 4) No circuito ao lado, são conhecidos os valores de E1, E3, V1, V2 e V4. Determine E2 e V3 para que a lei de Kircchoff para tensões seja válida. Observação: As polaridades de V1, V2 e V4 não são conhecidas. Respostas: E2 = 10 V V3 = 22 V 3 – Exercícios propostos Leis de Kircchoff 5) Um estudante calculou a corrente e as tensões nos resistores de um circuito, conforme ilustrado ao lado. Porém, ao analisar os resultados, ele obviamente, observou dois erros gritantes. Identifique esses erros. Resposta: O sentido da corrente e a polaridade da tensão em R1 estão invertidos. 3 – Exercícios propostos Leis de Kircchoff 6) Considere o circuito apresentado abaixo, no qual foram inseridos voltímetros e amperímetros digitais ideais, com as polaridades indicadas em seus terminais. Os instrumentos estão marcando valores positivos ou negativos, dependendo das ligações no circuito estarem corretas ou não. Descubra que valores devem estar marcando os voltímetros V1, V2 e V3 e o amperímetro A1. Respostas: V1 = 1,00 V V2 = -7,00 V V3 = -4,00 V A1 = 100mA Figura – Multímetro Digital Bibliografia MARKUS, Otávio. Circuitos Elétricos: Corrente Contínua e Corrente Alternada. 9ª ed. São Paulo, Ed. Érica, 2011.
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