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PRINCÍPIOS DE ELETROTÉCNICA UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina AULA 2 LEIS DE KIRCHHOFF UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Leis de Kirchhoff Em alguns casos, um circuito não pode ser resolvido através de associações em série e paralelo. Nessas situações geralmente são necessárias outras leis, além da lei de Ohm, para sua resolução. Estas leis adicionais são as leis de Kirchhoff, as quais propiciam uma maneira geral e sistemática de análise de circuitos. Elas são duas, a saber: • Primeira lei de Kirchhoff ou lei das Correntes • Segunda lei de Kirchhoff ou lei das Tensões UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Leis de Kirchhoff Para o uso destas leis são necessárias algumas definições: • Nó: É um ponto do circuito onde se conectam no mínimo três elementos. É um ponto onde várias correntes se juntam ou se dividem. • Ramo ou braço: é um trecho de um circuito compreendido entre dois nós consecutivos. Todos os elementos pertencentes ao ramo são percorridos pela mesma corrente elétrica. • Malha: é um trecho de circuito que forma uma trajetória eletricamente fechada. UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Leis de Kirchhoff As Leis de Kirchhoff regem a associação de componentes num circuito. Ao contrário da Lei de Ohm, cujo âmbito é a resistência, as Leis de Kirchhoff das tensões e das correntes estabelecem as regras às quais devem respeitar as associações de componentes: a Lei de Kirchhoff das correntes afirma que são idênticos os somatórios das correntes incidentes e divergentes em qualquer nó de um circuito, ao passo que a Lei das tensões afirma que é nulo o somatório das tensões aos terminais dos componentes situados ao longo de um caminho fechado. UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Uma associação de componentes elétricos constitui um circuito quando verifica simultaneamente as Leis de Kirchhoff e as características tensão- corrente dos componentes, que no caso particular da resistência se designa por Lei de Ohm. A aplicação conjunta das Leis de Kirchhoff e de Ohm permite obter um conjunto de equações cuja resolução conduz aos valores das correntes e das tensões aos terminais dos componentes. UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina • Lei de Kirchhoff das Tensões • A Lei de Kirchhoff das tensões (LKT) estabelece que é nulo o somatório das quedas e elevações de tensão ao longo de um caminho fechado de um circuito elétrico. UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Nos circuitos representados na Figura 1 existem os seguintes caminhos fechados: (a, b, c, d, e, f, a), em 1.a, e os caminhos (a, b, c, d, e, a), (b, c, d, e, b) e (a, b, e, a) em 1.b. Por exemplo, para o caminho (a, b, c, d, e, a) é válida a igualdade UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina A relação indica que são iguais os somatórios das quedas e das elevações de tensão ao longo de um caminho fechado. Lei de Kirchhoff das Correntes A Lei de Kirchhoff das correntes (LKC) estabelece que é nulo o somatório das correntes incidentes em qualquer nó de um circuito elétrico (Figura 2.a) UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Definição das Malhas e Sentidos de Percurso Uma vez identificadas as malhas, deve-se numerá- las e designá-las como I1, I2, I3 ... Ib-n+1. Além disso, deve-se escolher um sentido de percurso para cada malha. A escolha do sentido não interfere com as equações que serão obtidas, mas é importante na determinação das correntes e tensões de ramo. Também nesta etapa serão definidas polaridades para as tensões nos ramos, as quais definem as correntes de ramo que serão consideradas positivas. UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Malha: Toda poligonal fechada cujos lados são constituídos de ramos. A figura abaixo mostra um circuito com varias malhas . Circuito com malhas No circuito da figura podemos enumerar as seguintes malhas (caminhos fechados): Malha 1: Caminho ABGEFA Malha 2: Caminho BCDEGB mas temos também a malha externa Malha 3 : ABCDEFA UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Definição das Malhas e Sentidos de Percurso Os sentidos adotados para os percursos das malhas serão todos no sentido horário, conforme mostra a Figura, podendo no entanto ser escolhido um outro sentido. Na Figura também são mostrados os sentidos considerados positivos para as quedas de tensão (polaridade das tensões) para os componentes. UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Leis de Kirchoff Sequência de procedimentos: 1º Arbitrar, no esquema, os sentidos das correntes. 2º Aplicar a lei dos nós, aos nós distintos. Escreve-se de seguida a(s) equações respectiva(s). 3º Representar os sentidos (das setas) das f.e.m. (de - para +). 4º Definir o número de malhas independentes e escolhe-se um sentido (arbitrário) para a circulação em cada uma delas. 5º Aplica-se a lei das malhas a cada malha (n malhas, n equações). 6º Definir um sistema de tantas equações quantas as incógnitas. De acordo com convenção adotada, as equações para as malhas 1 e 2 são dadas pelas expressões que seguem: UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Aplicação da LTK para as Malhas Consideração das Relações Tensão-Corrente dos Ramos As relações tensão corrente para os ramos do circuito são estabelecidas baseadas nas equações (1) e (2) da forma que segue: UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Aplicação da LTK para as Malhas UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Aplicação da LTK para as Malhas É possível também expressar as equações de forma matricial: UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Solucionando-se o sistema obtém-se a resposta: Obtenção das Correntes e Tensões dos Ramos A partir das correntes de malha, as correntes e tensões em todos os ramos podem ser obtidas: UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina Referências: Pereira, Luís Alberto. PUCRS- FENG - DEE - Disciplina de Circuitos Elétricos I. Corradi Júnior, Romeu
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