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Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 1 BBÁÁSSIICCAA && AANNÁÁLLIISSEE DDEE CCIIRRCCUUIITTOOSS EEMM CCOORRRREENNTTEE CCOONNTTÍÍNNUUAA Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 2 ÍNDICE Módulo 1 – Metrologia, prefixos métricos e potências de 10 1.1 – Metrologia 1.1.1. – Unidades fundamentais 1.1.2. – Unidades suplementares 1.1.3. – Unidades derivadas 1.2. – Prefixos métricos e potências de 10 1.3. – Notação científica Módulo 2 – Princípios de Eletrostática 2.1. – Energia 2.2. – Eletricidade 2.2.1. – Eletrização por atrito 2.2.2. – Eletrização por contato 2.2.3. – Eletrização por indução 2.3. – Elétron 2.4. – Próton 2.5. – Nêutron 2.6. – Atração e repulsão 2.7. – Condutores, isolantes e a corrente elétrica 2.8 – Bandas de valência, de condução e proibida 2.8.1. Banda de valência 2.8.2. Banda de Condução 2.8.3. Banda proibida 2.9. – Resistência e Condutância 2.10. – O sentido da corrente 2.11. – Eletrostática e eletrodinâmica 2.13. – O coulomb 2.14. – Campo elétrico 2.14.1. – Características de um campo elétrico 2.14.2. – Campo elétrico criado por duas cargas 2.15. – Potencial elétrico 2.16. – Energia potencial de uma carga em um campo elétrico 2.17. – Definição de potencial elétrico 2.18. – Potencial produzido por diversas cargas 2.19. – Diferença de potencial e trabalho 2.20. – Corrente elétrica Módulo 3 – Princípios de Eletrodinâmica 3.1. – O circuito elétrico 3.1.1. – Circuito aberto e curto circuito 3.1.2. – Representação gráfica 3.2. – Considerações importantes 3.2.1. – Circuito aberto e curto-circuito em série 3.2.2. – Circuito aberto e curto-circuito em paralelo 3.2.3. – Circuito aberto e curto-circuito em circuitos mistos 3.2.4. – Polaridade e queda de tensão 3.3. – Lei de Ohm 3.4. – Potência elétrica Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 3 3.5. - Energia elétrica 3.6. – Outras potências 3.7. – Eficiência ou rendimento 3.8. – O quilowatt-hora 3.9. – Circuitos série em corrente contínua 3.9.1. – Resistência total no circuito série 3.9.2. – Corrente no circuito série 3.9.3. – Tensão no circuito série 3.9.3.1. – O método do divisor de tensão 3.9.4. – Potência no circuito série 3.10. – Circuitos paralelos em corrente contínua 3.10.1. – Resistência equivalente no circuito paralelo 3.10.1.1. – Resistência equivalente para dois resistores 3.10.1.2. – Resistência equivalente para três ou mais resistores 3.10.1.3. – Resistência equivalente para resistores iguais 3.10.2. – Tensão no circuito paralelo 3.10.3. – Corrente no circuito paralelo 3.10.3.1. – O método do divisor de corrente 3.10.4. – Potência no circuito paralelo 3.11. – Circuitos mistos (série-paralelo) em corrente contínua 3.11.1. – Resistência no circuito série-paralelo 3.11.2. – Corrente no circuito série-paralelo 3.11.3. – Tensão no circuito série-paralelo 3.11.4. – Potência no circuito série-paralelo Módulo 4 – Leis de Kirchhoff 4.1. – Introdução 4.2. – 1ª Lei de Kirchhoff (Lei de Kirchhoff para corrente – LKC ou Lei dos nós) 4.3. – 2ª Lei de Kirchhoff (Lei de Kirchhoff para tensão – LKT ou Lei das malhas) Módulo 5 – Cálculo de redes. 5.1 – Rede em Y (estrela) 5.2 – Redes em ∆ (delta) 5.3. – Conversão de redes 5.3.1. – Conversão de Y em ∆ 5.3.2. – Conversão de ∆ em Y Módulo 6 – Ponte de Wheatstone – Circuitos em Ponte 6.1. – Regras 6.2. – Regras Módulo 7 – As correntes nas malhas 7.1. – Regras Módulo 8 – Análise Nodal (Tensão nos nós) 8.1. – Regras Módulo 9 – Superposição dos efeitos. 9.1. – Regras Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 4 Módulo 10 – Teorema de Thevenin 10.1. - Regras Módulo 11 – Teorema de Norton 11.1. - Regras Módulo 12 – Circuitos em ponte com resistor intermediário Módulo 13 – Conversão de fontes / Máxima transferência de potência / Associação de fontes / Associação de capacitores 13.1 – Conversão de fonte de tensão em fonte de corrente 13.2 – Conversão de fonte de corrente em fonte de tensão 13.3. – Máxima transferência de potência 13.4. – Associação de fontes CC 13.4.1. – Associação de fontes CC em série 13.4.2. – Associação de fontes CC em paralelo 13.5. – Associação de capacitores 13.5.1. – Associação de capacitores em série 13.5.2. – Associação de capacitores em paralelo Módulo 14 – 2ª Lei de Ohm 14.1. – Resistência e resistividade 14.2. – Efeito da temperatura sobre os valores de resistividade e resistência Módulo 15 – Simulados de Eletricidade Teórica e Análise de Circuitos Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 5 Módulo 1 – Metrologia, prefixos métricos e potências de 10 1.1. - Metrologia: A metrologia é a ciência das medidas e das medições. Efetuar uma medida significa determinar sua razão em relação a outra medida fixa da mesma espécie, à qual damos o nome de unidade. As unidades de medida são definidas a partir de um determinado padrão de referência. Elas servem para mensurar os valores de certa grandeza. No Brasil, desde 1960, adota-se o Sistema Internacional (SI). As unidades do Sistema Internacional são divididas em três grupos: unidades fundamentais (ou de base); unidades suplementares e unidades derivadas. 1.1.1.- Unidades fundamentais: São também chamadas de unidades de base. No Sistema Internacional, são sete as unidades fundamentais: Grandeza Unidade Símbolo Comprimento metro m Massa quilograma kg Tempo segundo s Corrente elétrica ampère A Temperatura termodinâmica kelvin K Intensidade luminosa candela cd Quantidade de matéria mol mol 1.1.2. - Unidades suplementares: São duas as unidades suplementares do SI: Grandeza Unidade Símbolo Ângulo plano radiano rad Ângulo sólido ester radiano sr 1.1.3. - Unidades derivadas: São várias as unidades derivadas do SI. Elas surgem da combinação entre as unidades fundamentais e entre outras unidades derivadas. No estudo de eletricidade a grande maioria das unidades envolvidas é do tipo derivadas. E as principais delas são: Grandeza Unidade Símbolo Energia joule J Força newton N Potência elétrica watt W Carga elétrica coulomb C Potencial elétrico volt V Resistência Elétrica ohm Ω Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 6 Condutância elétrica siemens S Capacitância elétrica farad F Indutância elétrica henry H Freqüência hertz Hz Fluxo magnético weber Wb Densidade de fluxo magnético tesla T 1.2. - Prefixos métricos e potências de 10: Os prefixos métricos são termos associados a determinas potências de 10 correspondentes, que tem por objetivo padronizar valores que sejam demasiadamente grandes ou pequenos. Valores na casa dos milhões ou na casa dos milésimos muitas vezes tornam-se de difícil escrita ou percepção, razão pela qual os prefixos métricos são de grande utilidade. Genericamente, potência de 10 é a multiplicação de determinado número por 10 elevado à uma certa potência. Esta potência pode ser negativa ou positiva e para cada potência de 10 existe um prefixo métrico correspondente. No caso da eletricidade, geralmente as potências de 10 são elevadas a números múltiplos de 3. Prefixo Símbolo Potência Número decimal Peta P 1015 1 000 000 000 000 000 Tera T 1012 1 000000 000 000 Giga G 109 1 000 000 000 Mega M 106 1 000 000 Quilo k 103 1 000 Hecto H 102 100 Deca da 101 10 Deci d 10-1 0,1 Centi c 10-2 0,01 Mili m 10-3 0,001 Micro µ 10-6 0,000 001 Nano n 10-9 0,000 000 001 Pico p 10-12 0,000 000 000 001 Femto f 10-15 0,000 000 000 000 001 1.3. - Notação científica: Notação científica é uma forma de expressão dos valores numéricos de uma grandeza em forma de potência de 10. Para escrever-se um número em notação científica é necessário seguir a seguinte regra: n . 10 x Onde “n” é um número maior ou igual a 1 e menor ou igual a 9. Exemplo: 250,0 (duzentos e cinqüenta) = 2,5 x 102 2500,0 (dois mil e quinhentos) = 2,5 x 103 Neste caso específico, desloca-se a vírgula para a esquerda e para cada casa que a vírgula “andar” aumenta-se um dígito positivo no expoente da potência de 10. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 7 Veja agora o próximo exemplo: 0,0025 = 2,5 x 10-3 No caso acima, para cada deslocamento da vírgula a direita foi acrescido um expoente negativo à potência de 10. Veja o exemplo abaixo que relaciona a notação científica com os prefixos métricos correspondentes: Seja uma determinada tensão igual a 7500 V (sete mil e quinhentos volts) podemos representa-la em notação científica ou com seu prefixo métrico correspondente: 7,5x103 V (em notação científica) 7,5 kV (em prefixo métrico) Exercícios de fixação 1- Para os valores abaixo, que se encontram escritos em decimal, escreva as potências de 10, os prefixos métricos correspondentes e a notação científica: Potência de 10 Prefixo métrico Notação científica 1.000 gramas 1x103 1 kg 1,0x103 0,2 litro 4.000 metros 0,005 litros 0,200 ampères 0,020 ampères 0,002 ampères 13.800 volts 1.000.000 watts 1.218.000.000 watts 0,000 026 farads Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 8 2- Para as potências de 10 listadas abaixo, escreva o nome do prefixo métrico, o número decimal correspondente e a notação científica: Prefixo métrico Decimal Notação científica 25x10-6 25 mili ou 25 m 0,000 025 2,5x10-5 15x109 150x10-15 20x103 21x10-9 36x10-12 240x1012 280x106 2,5x1015 3400x10-3 340x10-3 3- Associe as grandezas elétricas com suas respectivas unidades de medida: a- Energia ( ) ampere b- Força ( ) farad c- Potência elétrica ( ) ohm d- Carga elétrica ( ) weber e- Potencial elétrico ( ) henry f- Resistência Elétrica ( ) watt g- Condutância elétrica ( ) tesla h- Capacitância elétrica ( ) newton i-Indutância elétrica ( ) volt j- Frequência ( ) joule k- Fluxo magnético ( ) coulomb l- Densidade de fluxo magnético ( ) siemens m- Intensidade de corrente elétrica ( ) hertz Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 9 Módulo 2 – Princípios de Eletrostática 2.1. – Energia: É a capacidade que os corpos possuem de realizar trabalho, ou seja, a capacidade que os corpos tem de produzir efeitos. 2.2. – Eletricidade: Classicamente, todo corpo apresenta em estado neutro, quantidades idênticas de eletricidade positiva e negativa. Ao processo de se produzir uma dessas formas de eletricidade em excesso, dá-se o nome de ELETRIZAÇÃO. Um corpo está eletrizado positivamente (ou seja, positivamente carregado) quando houver excesso de prótons. Ao contrário ele estará eletrizado negativamente (ou seja, negativamente carregado) quando o excesso for de elétrons. Existem três tipos de eletrização: por atrito, por contato e por indução. 2.2.1. – Eletrização por atrito: Os relatos históricos sobre a eletrização por atrito datam do século VI a.C, quando Tales de Mileto a descobriu atritando um pedaço de âmbar com lã. 2.2.2. – Eletrização por contato: Ocorre quando um corpo que se encontra em equilíbrio eletrostático (estado neutro) toca em outro corpo carregado positiva ou negativamente, o que invariavelmente levará a uma mudança de seu estado. 2.2.3. – Eletrização por indução: Neste tipo de eletrização não é necessário que haja contato entre os dois corpos, bastando apenas que ambos encontrem-se próximos. Para compreender melhor estas afirmações, é preciso ressaltar que todos estes conceitos se baseiam na teoria atômica proposta em 1911, pelo físico neozelandês Ernest Rutherford (1871- 1937). Segundo o modelo atômico de Rutherford, os elétrons giram em órbitas ao redor de um núcleo no qual estão localizados prótons e elétrons. Todo o peso do átomo está concentrado em seu núcleo e seus elétrons se encontram ligados à este núcleo graças a ação da força de atração eletrostática existente entre prótons e elétrons. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 10 2.3. – Elétron: O elétron é quantidade elementar de eletricidade negativa. Sua massa vale 9,038 x 10-28 g e sua carga é de 1,592 x 10-19 C. 2.4. – Próton: O próton é quantidade elementar de eletricidade positiva. Sua carga tem o mesmo valor da carga do elétron e sua massa é aproximadamente 1.900 vezes maior que a massa do elétron. 2.5. – Nêutron: O nêutron é uma partícula eletricamente neutra e apresenta praticamente a mesma massa do próton. 2.6. – Atração e repulsão: É sabido por meio da teoria atômica que cargas de mesmo sinal de repelem e cargas com sinais opostos se atraem. 2.7. – Condutores, isolantes e a corrente elétrica: O conceito de condutores e isolantes se baseia na capacidade que determinados materiais possuem de conduzir ou não corrente elétrica. Os materiais considerados condutores, são caracterizados por possuírem grande quantidade de elétrons livres que podem se movimentar de maneira ordenada quando impulsionados por uma diferença de potencial. Por sua vez, os materiais considerados isolantes se caracterizam por não possuírem elétrons livres o que impossibilita a condução. Nestes materiais, os elétrons estão firmemente ligados ao núcleo pela força de atração. 2.8 – Bandas de valência, de condução e proibida: O modelo atômico de Rutherford se relaciona com os conceitos da Física Clássica e não consegue explicar algumas características particulares no comportamento do elétron. Com base nesta dificuldade surgiu um outro modelo atômico que procurava explicar estas particularidades. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 11 Este modelo é chamado de modelo atômico de Bohr, em homenagem ao físico dinamarquês Niels Bohr (1885 – 1962) que o propôs em 1913. Conceitualmente o modelo de Rutherford está relacionado à Física Clássica enquanto o modelo de Bohr está ligado à Física Moderna. A Física Moderna através da Mecânica Quântica, admite que todo material apresenta níveis de energia que são permissíveis ou não à seus elétrons. Estes níveis formam as bandas de valência, de condução ou proibida. 2.8.1. Banda de valência: É um conjunto de níveis de energia, discretos, porém permissíveis aos elétrons de valência. 2.8.2. Banda de Condução: É o conjunto de níveis de energia mais alto que o da banda de valência, nos quais os elétrons de valência tornam-se facilmente elétrons livres. 2.8.3. Banda proibida: É um conjunto de níveis de energia, que como o próprio nome diz, proíbem os elétrons de valência de caminharem rumo à banda de condução, dificultando-ostornarem-se elétrons livres. De acordo com as características dos elementos quanto às suas “bandas energéticas” podemos classificá- los em condutores, isolantes ou semicondutores. Condutores são materiais que não apresentam banda proibida, ou seja, são materiais nos quais os elétrons de valência tornam-se facilmente elétrons livres e atingindo rapidamente a banda de condução. Isolantes são materiais que apresentam banda proibida muito grande, ou seja, são materiais que não permitem aos elétrons de valência tornarem-se elétrons livres e atingirem a banda de condução. Semicondutores são materiais que apresentam uma pequena banda proibida e por isso em condições especiais podem permitir aos elétrons de valência se tornar elétrons livres e consequentemente admitirem a circulação de corrente. 2.9. – Resistência e Condutância: Como podemos ver e deduzir dos desenhos acima, condutores são materiais que apresentam valores muito baixos de resistência, ao passo que isolantes apresentam valores de resistência extremamente elevados. Existem ainda elementos que assumem uma condição intermediária entre condutores e isolantes e são chamados de semicondutores. São exemplos de semicondutores o germânio, o silício, o selênio e alguns sulfitos de chumbo. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 12 2.9.1. – Resistência É a oposição à circulação de corrente, a representamos pela letra R, sua unidade é o ohm e seu símbolo é a letra grega ômega (Ω). De um modo geral a condução elétrica é fruto da ação dos elétrons livres contidos em determinado material, sendo estimulada pela ação dos campos elétricos. Nos condutores metálicos cada átomo possui um ou mais elétrons livres formando uma nuvem eletrônica. O movimento destes elétrons é que nos dá aquilo que chamamos de corrente elétrica. É lógico que todo material por melhor condutor que seja, oferece uma mínima oposição à circulação da corrente elétrica. É por conta desta resistência que surge o calor nos condutores. Os melhores condutores de eletricidade são o ouro, a prata, o cobre, o alumínio e etc. Também existem condutores líquidos e gasosos. As soluções salinas ácidas e básicas podem se constituir condutores eletrolíticos. O ar e vários gases quando submetidos a determinadas condições de pressão e temperatura conduzem eletricidade e são exemplos de condutores gasosos. 2.9.1. – Condutância: Além da resistência, damos especial atenção ao seu inverso: a condutância. Se resistência é um valor utilizado para medir o quanto de oposição um material oferece à circulação da corrente, condutância pode ser definida como sendo o valor utilizado para medir o quanto um material oferece de facilidade à circulação da corrente. Representamos a condutância pela letra G, sua unidade é o siemens e seu símbolo a letra S. Obs: Antigamente a unidade da condutância era chamada mho e seu símbolo era a letra ômega invertida. Embora não possamos mais utilizar estas expressões para indicar condutância, é necessário conhecê-las, pois muitos equipamentos elétricos fabricados naquela época e ainda hoje em operação se referem à condutância utilizando estes termos. 2.10. – O sentido da corrente: No estudo da eletricidade temos dois sentidos para a circulação da corrente: um real e outro convencional. O sentido real é do ponto negativo para o ponto positivo e o sentido convencional é do ponto positivo para o negativo. 2.11. – Eletrostática e eletrodinâmica: O ramo da física que estuda os fenômenos elétricos é a eletricidade e este é dividido em dois sub-ramos: eletrostática e eletrodinâmica. A eletrostática estuda os fenômenos ligados à eletricidade em repouso e alguns fenômenos comuns à eletricidade em repouso e em movimento. Já a eletrodinâmica estuda os fenômenos ligados à eletricidade em movimento (correntes elétricas) e os campos magnéticos surgidos desta movimentação. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 13 2.12. – Lei de Coulomb: Entre duas cargas elétricas puntiformes (de dimensões desprezíveis em relação a distância que as separa) age uma força de atração ou repulsão conforme a natureza positiva ou negativa de ambas. Sua intensidade é determinada diretamente pela constante eletrostática do meio, pelo produto dos valores de ambas as cargas, e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. Observaação: A unidade SI da força eletrostática (F) é o newton, cujo o símbolo é a letra N. A unidade SI da constante eletrostática do meio (K) é o N.m2 / C2. 2.13. – O coulomb: O coulomb (C) é a unidade de medida da quantidade de carga elétrica que um corpo possui. Ele representa a relação entre sua quantidade de prótons e a quantidade de elétrons. Representada pela letra Q, esta grandeza obedece à seguinte relação: Quando se diz que um corpo tem carga de + 1C isso significa dizer que ele tem 6,25 x 10 18 prótons a mais que seu número de elétrons. Ao contrário, se for dito que um corpo tem carga de - 1C isso significa que ele tem 6,25 x 10 18 elétrons a mais que seu numero de prótons. Exercícios de fixação 1- Uma carga puntiforme (Q1) de 2,5 x 10 –6 C está a 15 cm de outra carga (Q2) de –2,0 x 10 –6 C. Sabe-se que ambas estão situadas no vácuo que tem constante dielétrica K igual a 9 x 109 N.m2 / C. Sendo assim, calcule a intensidade da força e responda qual o sentido desta força entre as cargas: 2- A distância entre o próton e o elétron do átomo de hidrogênio é de aproximadamente 5,3 x 10 –11 m. Qual a intensidade da força de atração elétrica entre ambas as partículas? K = 9 x 109 N.m2 / C. 3- Duas cargas positivas Q1 = 4 x 10 –6 C e Q2 = 4 x 10 –6 C exercem entre si uma força de 445 N. Calcule a distância entre elas: K = 9 x 109 4- (UNESP 2003) – Duas partículas com carga Q= 5x106 C cada, estão separadas por uma distancia de 1m. Dado K= 9 x 109 N.m2 / C, determine a intensidade de força elétrica entre as partículas, em Newtons: 5- (PUC-BH) – Duas cargas elétricas positivas estão separadas a uma distância “d” no vácuo. Dobrando-se a distância que as separa, a força de repulsão entre elas: a- Ficará divida por 2 b- Ficará multiplicada por 2 c- Ficará dividida por 4 d- Ficará multiplicada por 4 e- Não se alterará Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 14 2.14. – Campo elétrico: No estudo da física, chamamos de campo uma região do espaço na qual ao colocarmos um corpo este fique sujeito à ação de uma determinada força ou conjunto de forças. Assim dizemos que campo elétrico é uma dada região do espaço na qual um corpo (carga) fica sujeito à uma força de origem elétrica. 2.14.1. – Características de um campo elétrico: O campo elétrico é uma grandeza vetorial e por isso apresenta significado físico e módulo. Significado físico representa a força que age sobre uma unidade de carga colocada neste ponto. Módulo é o valor da intensidade do campo elétrico e pode ser encontrado matematicamente através da fórmula: E= Campo elétrico, F= Força em newton , Q= Carga em coulomb A grandeza campo elétrico é simbolizada pela letra E, e sua unidade é o newton por coulomb (N/C). Assim sendo, quando se tem duas cargas, e uma delas for uma carga de prova, será possível calcular a intensidade da força entre elas se valendo da fórmula da lei de Coulomb: F= Força, K= Constante do meio Q= Carga, q= Carga de prova, d= distancia entre as cargas. Já o campo elétrico ao qual uma carga está sujeita, podeser calculado através desta fórmula: Exercício de fixação 1- Uma carga puntiforme de 5x 10 –6 C é colocada no vácuo. Calcule o campo elétrico a uma distância de 10 cm do ponto em que a carga está situada, se K= 9 x 109 N.m2 / C. 2.14.2. – Campo elétrico criado por duas cargas: Até aqui vimos o campo elétrico formado por apenas uma carga. Entretanto se tivermos mais de uma carga teremos um campo elétrico que será igual a soma vetorial do campo criado por cada carga individualmente. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 15 2.15. – Potencial elétrico: Quando se verifica um campo elétrico criado por uma carga puntiforme fixa “Q”, dentro deste campo existirão níveis de energia que podem ser entendidos como o quão o campo é mais forte ou mais fraco ao longo de determinado espaço. Se neste campo elétrico for colocada uma carga de prova “q”, esta carga de prova “q” ficará submetida a uma força e se deslocará produzindo trabalho. O trabalho elementar que uma partícula submetida a uma força F e se deslocando com um ângulo ∅ e com a direção da força F é dado pela fórmula: Considere que a partícula “q” se deslocará livremente do ponto A ao ponto B. Assim a força e o deslocamento têm a mesma direção e o mesmo sentido, logo cosφ = 1. A cada ponto em que a carga de prova móvel, a força sobre ela será diferente, portanto o percurso AB será dividido em deslocamentos elementares tais que a força que aja sobre “q” seja considerada constante. Então entre os pontos A e A1, a carga fará um trabalho T1 = F (A A1). Cos φ e assim sucessivamente. Logo entre os pontos A e B o trabalho total será o somatório dos trabalhos elementares realizados nos diversos trechos do percurso AB. Exercício de fixação: Na figura abaixo, “Q” representa uma carga de + 1,6 x 10 –19 C, e “q” representa uma carga de prova de + 1,6 x10 –19 coulombs, estando ambas situadas no vácuo. Sendo assim, calcule o trabalho realizado para deslocar “q” de um ponto x = 1 m até o ponto x = 2m. 2.16. – Energia potencial de uma carga em um campo elétrico: A energia potencial de uma carga em um dado ponto do campo elétrico, é o trabalho realizado por esta carga ao se deslocar deste ponto até o infinito, ou o trabalho realizado para trazer esta carga do infinito até o ponto considerado. Ele representa o trabalho máximo realizado pela carga. Seu valor sai da equação: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 16 Exercício de fixação 1- Calcule a energia potencial das cargas Q= + 1,6 x10-19 C e q= -1,6 x10-19 C do exercício anterior, sabendo-se que elas estão no vácuo (K = 9 x 109 N.m2 / C) à distância de 1 metro. Observação: Sempre que surgir um valor negativo para a energia potencial isto significará que o trabalho será realizado por um agente externo e não pelo campo. 2.17. – Definição de potencial elétrico: É o potencial eletrostático de um ponto qualquer do campo elétrico em relação à energia potencial da unidade de carga colocada neste ponto. A unidade de medida desta grandeza é o volt e sua representação é feita pela letra V. Se a carga “Q” for a carga que originou o campo elétrico a uma distância “d” desta carga, o potencial poderá ser determinado por: Observação: A unidade SI de potencial (tensão) elétrico é o volt (V) e equivale à J/C. Esta unidade é homenagem à Alessandro Volta, físico italiano inventor da bateria. O potencial elétrico depende apenas da carga que originou o campo elétrico e da distância da carga de prova à origem do campo. 2.18. – Potencial produzido por diversas cargas: Para se calcular o potencial produzido por várias cargas, primeiro devemos calcular o potencial produzido por cada uma delas (como se as demais não existissem) e somar todos os potenciais encontrados. Assim se as cargas Q1, Q2, Q3,Qn produzem em um ponto “p” os potenciais V1, V2, V3, Vn e o potencial total será dado por: Exercício de fixação 1- Supondo-se a distribuição de cargas conforme descrito na figura abaixo, cada uma delas com os valores Q= +4 x 10-6 C e Q= -2 x10-6 C , encontre o potencial elétrico no vértice sem carga, sabendo-se que as distâncias entre os vértices é de 20 cm e que K= 9 x 109 N.m2 / C: 2.19. – Diferença de potencial e trabalho: O trabalho realizado por uma carga “q” ao deslocar-se entre dois pontos A e B de um campo elétrico criado por uma carga Q é: A unidade deste trabalho realizado é o joule (J). Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 17 Por outro lado, em virtude da força de seu campo eletrostático, uma carga elétrica é capaz de realizar o trabalho descrito acima, ao deslocar outra carga por atração ou repulsão, e essa capacidade é denominada potencial elétrico. Quando uma carga for diferente da outra, haverá uma diferença de potencial. A unidade de medida da diferença de potencial (assim como do potencial elétrico em si) é o volt (V). Esta diferença de tensão é chamada também de DDP ou tensão elétrica. 2.20. – Corrente elétrica: É o nome dado ao movimento ordenado de elétrons quando impulsionados por uma diferença de potencial. A corrente elétrica é representada pela letra I, sua unidade fundamental é o ampère e o símbolo de sua unidade de medida é a letra A. 1 ampère de corrente corresponde ao deslocamento de uma quantidade de carga equivalente a 1 coulomb durante o intervalo de tempo igual à 1 segundo: Exercícios de fixação 1- Uma carga elétrica puntiforme de 3 x 10 –9 C é deslocada de um potencial de 900 V para um outro potencial de 2100 V. Pergunta-se: a- A carga ganhou ou perdeu energia? b- O trabalho foi realizado pelo campo ou contra o campo? c- Qual foi o ganho ou a perda de energia? 2- Uma carga “Q” de 2 coulombs , no vácuo, produz em um ponto distante 0,2 m um potencial VA. Uma outra carga “q” de 4 x 10 –10 coulombs é solta neste ponto e se desloca até um ponto B, produzindo um trabalho de 6 joules. Calcule: a- A diferença de potencial entre VA e VB b- O potencial no ponto B 3- Duas cargas puntiformes de valor igual à 2 x 10 –7 C estão à uma distância de 1 metro e situadas no vácuo. Calcule: a- O valor da força entre elas: b- Qual o sentido da força entre ambas as cargas? 4- Duas partículas eletrizadas com cargas (Q1 = 2 x 10 –6 C e Q2 = 2 X 10 –6 C) são colocadas no vácuo e próximas uma da outra. Entre elas verificou-se uma força de 9000 N. Pergunta-se: qual a distância entre elas? 5- Uma carga elétrica puntiforme Q= 4 x 10 –6 C encontra-se no vácuo e isolada de outras cargas. Determine a intensidade do campo elétrico E em um ponto “p” situado a 2 mm dela. 6- Uma carga puntiforme Q= 4 x 10 –6 C é colocada no vácuo e fica sujeita a uma força de intensidade igual a 1,2 N. Pergunta-se: qual a intensidade do campo elétrico “E” neste ponto “p” ? 7- Calcule a intensidade de corrente em um condutor percorrido por uma carga total de 240 C durante um intervalo de tempo de 40 segundos: 8- Se durante 120 segundos uma corrente de 4 ampères circula por certo dispositivo, qual a quantidade de cargas em coulombs terá circulado pelo dispositivo? Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 18 Módulo 3 – Princípios de Eletrodinâmica 3.1. – O circuito elétrico: Um circuito elétrico pode ser definido como um conjunto de dispositivos associados ordenadamente de modo que em funcionamento realizem um determinado trabalho. Um circuito elétrico é basicamente composto por 5 partes: a- Fonteb- Dispositivo de proteção c- Dispositivo de controle d- Condutores e- Carga - As fontes mais comuns de fem são as baterias e os geradores elétricos. As fontes podem ser de corrente e tensão contínua ou alternada. - Os dispositivos de proteção são equipamentos colocados no circuito para interromper a circulação de corrente elétrica toda vez que esta corrente atingir valores “perigosos” para o circuito. Podem ser fusíveis, disjuntores, relés e etc. Os dispositivos de proteção admitem apenas valores pré- determinados de corrente. Assim, sempre que a corrente atingir valores mais altos que os suportados, o dispositivo de proteção deverá abrir o circuito. - Dispositivos de controle são equipamentos utilizados para “ligar/desligar”, ou para ajustar o funcionamento de um circuito elétrico. - Condutores são fios metálicos que permitem que a corrente percorra o circuito alimentando-o. - Carga é todo equipamento utilizado para realizar um determinado trabalho. Pode ser um resistor ou qualquer outro equipamento elétrico (motor, TV, computador e etc). 3.1.1. – Circuito aberto e curto circuito: Para que ocorra circulação de corrente elétrica é necessário que o circuito esteja fechado. Uma consideração teórica importante de ser feita antes dos estudos de análise dos circuitos elétricos é a diferenciação entre circuito aberto e curto-circuito Circuito Aberto é aquele que não apresenta continuidade. Um circuito pode estar intencionalmente aberto (por uma chave, por exemplo) ou pode ainda ter sido aberto acidentalmente (rompimento de um condutor ou de um dos seus componentes). Em um circuito aberto, a resistência apresenta valores infinitamente altos. Curto-circuito, ao contrário, apresenta uma resistência infinitamente baixa. Geralmente o curto circuito acontece de maneira acidental. Circuito Aberto Curto-circuito Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 19 3.1.2. – Representação gráfica: Didaticamente um circuito elétrico pode ser representado sem mostrar os dispositivos de proteção e sem os dispositivos de controle. Geralmente utiliza-se o símbolo de terra para indicar que alguns fios estão ligados a um ponto comum. 3.2. – Considerações importantes: 3.2.1. – Circuito aberto e curto-circuito em série: Já foi definido anteriormente que um circuito curto- circuito apresenta uma resistência infinitamente baixa e que um circuito aberto apresenta por sua vez uma resistência infinitamente alta. Entretanto a ocorrência destes dois eventos causa efeitos distintos se o circuito se encontra ligado em série ou em paralelo. Em um circuito série, caso ocorra um curto circuito em qualquer um de seus resistores, apenas o dispositivo em “curto” será retirado da associação, ao passo que os demais continuarão funcionando (desde que suportem o aumento que será verificado no valor da corrente total). No caso específico da fonte de alimentação o “curto” retirará todos os resistores e além disso poderá danificá-la seriamente. Já no caso de se verificar uma condição de abertura (circuito aberto) em qualquer ponto do circuito série, imediatamente ocorrerá uma interrupção na circulação de corrente, deixando-o sem alimentação. 3.2.2. – Circuito aberto e curto-circuito em paralelo: Em um circuito paralelo caso se verifique um curto-circuito em qualquer um de seus resistores, todos os demais serão “retirados” do circuito. Nesta condição a corrente total do circuito será a máxima possível e com certeza irá causar sérios danos à fonte de alimentação. Já a presença de um “circuito aberto” em um dos ramos que contenham resistores, interromperá a circulação de corrente apenas neste ramo específico. Neste caso iremos verificar um aumento no valor da resistência equivalente do circuito e consequentemente uma redução na intensidade de corrente total. Somente no caso de uma abertura no ramo em que se localiza a fonte de alimentação, é que não se verificará circulação de corrente. 3.2.3. – Circuito aberto e curto-circuito em circuitos mistos: Geralmente, um curto-circuito neste tipo de configuração, não irá retirar todos os resistores da associação. Mas esta afirmação depende, sobretudo dos aspectos construtivos do circuito. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 20 Já um “circuito aberto” em uma associação mista, poderá ou não, interromper a circulação de corrente. Esta interrupção irá depender do ponto do circuito em que ocorrer a abertura. 3.2.4. – Polaridade e queda de tensão: Além de todos os conceitos estudados até aqui e dos outros que ainda iremos estudar, torna-se necessário conceituarmos polarização e queda de tensão nos circuitos elétricos. Polarização é o modo como os dispositivos (por exemplo, os resistores) são ligados à alimentação do circuito. Já a queda de tensão é determinada em função da polarização dos dispositivos e do sentido convencional da corrente. + - + IT + - - - + 3.3. – Lei de Ohm: A primeira lei de Ohm, descrita em 1827, pelo físico alemão George Simon Ohm (1787 - 1854) define a relação entre corrente, tensão e resistência nos circuitos elétricos. Exercícios de fixação 1- Qual é a queda de tensão em um resistor de 12 Ω, quando percorrido por uma corrente de 10 A? 2- Se a queda de tensão em um resistor é de 10 V quando percorrido por uma corrente de 2 A , qual é o valor de sua resistência? 3- Qual o valor da corrente que provoca uma queda de tensão de 100 V em um resistor de 200 Ω? 4- Dada uma resistência de 1,5 kΩ e uma fonte de tensão de 15 V, determine o valor da corrente percorrendo o circuito: 5- Sendo a tensão total de um circuito igual a 40 V e a corrente igual a 400 mA, qual é então o valor da resistência? 6- Se a leitura de um voltímetro indica 24 V e a leitura de um amperímetro indica 4 A, qual é então o valor da resistência? Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 21 3.4. - Potência elétrica: O termo potência por si só, já nos transmite uma idéia de capacidade de realizar trabalho. A potência elétrica é dada pela fórmula: A unidade de medida da potência elétrica é o watt e seu símbolo é W. 1 watt de potência é resultado da circulação de 1 A sobre um dispositivo que apresente tensão de 1 V. 1 watt de potência ainda pode ser interpretado como o trabalho de 1 J durante o período de 1 s. Da fórmula básica da potência elétrica, podemos deduzir que: 3.5. - Energia Elétrica: Como define Milton Gussow, em seu livro Eletricidade Básica, “energia e trabalho são praticamente a mesma coisa e ambos são expressos na mesma unidade: o Joule”. A potencia elétrica pode ser então definida como a energia desprendida ou o trabalho realizado em um determinado tempo. Sendo o trabalho (energia) a relação direta entre força e deslocamento, pode-se expressar a potência elétrica como: 3.6. - Outras potências: Existem determinados dispositivos que convertem energia elétrica em energia mecânica. Exemplo disto são os motores elétricos. Como é muitocomum trabalharmos com motores elétricos, torna-se necessário que conheçamos um pouco mais das unidades de medida da potência mecânica. As unidades de potencia mecânica mais comuns são o HP e o CV. 3.7. – Eficiência ou Rendimento: Teoricamente qualquer dispositivo elétrico ou mecânico, deveria consumir toda potência a ele fornecida apenas para realizar trabalho. Na prática, porém não é isso que acontece, pois todo e qualquer dispositivo está sujeito a alguns tipos de perda. Estas perdas podem ser por efeito térmico (joule), magnéticas, por atrito e etc. Por conta destas perdas é que definimos a eficiência de um dispositivo ou equipamento. 3.8. – O Quilowatt-hora: Uma unidade muito utilizada para medir a potência em relação ao tempo é o quilowatt-hora (kWh). Esta é a unidade utilizada para medir o consumo de energia elétrica em uma residência ou em uma unidade industrial. Seu cálculo é feito usando-se a seguinte fórmula: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 22 Exercícios de fixação 1- Se a queda de tensão num resistor é de 100 V quando este é percorrido por uma corrente de 42 A, qual a sua resistência? E a potência por ele dissipada? 2- Qual o valor da corrente que provoca uma queda de tensão de 400 V em um resistor de 100Ω? Qual a potência dissipada? 3- Na embalagem de uma lâmpada temos a seguinte inscrição: 127V / 100W. Qual o valor da corrente solicitada por esta lâmpada? E qual é o valor de sua resistência? 4- Na placa de identificação de um chuveiro elétrico lê-se a inscrição: 5.400 W / 220 V. Qual a corrente solicitada por este aparelho? Se ligarmos este chuveiro em 127 V qual será a corrente solicitada? 5- Para o mesmo chuveiro de 5.400 W, qual seria o consumo mensal em kWh, se o mesmo for utilizado 2,5 horas por dia, todos os dias do mês? 6- Quantos kW de potência são fornecidos à um circuito por um gerador de 240 V entregando 20 A de corrente? 7- Um resistor de 25 kΩ sofre uma queda de tensão de 500 V. Qual a potência dissipada? 3.9. – Circuitos série em corrente contínua: Um circuito série é aquele em que todos os seus componentes estão ligados um após o outro, formando um único caminho para a circulação da corrente elétrica. 3.9.1. – Resistência total no circuito série: Neste tipo de circuito, todas as resistências estão ligadas em série, logo o valor da resistência total do circuito será a soma de todos os resistores que o formam. Para o exemplo acima, calculemos a resistência total do circuito do circuito: RT = R1 + R2 + R3 RT = 25 + 50 + 75 RT = 150 Ω OBS: A resistência total de um circuito série também pode ser calculada através da fórmula: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 23 3.9.2. – Corrente no circuito série: Em um circuito série (como já foi definido anteriormente), a corrente “I” é sempre a mesma ao longo da associação e poderá ser determinada matematicamente pela aplicação direta da lei de ohm: IT = 150 / 150 IT = 1 A 3.9.3. – Tensão no circuito série: A tensão total em um circuito série é igual à soma das quedas de tensão em cada um dos resistores, e é dada por: Como sabemos que a corrente I é a mesma ao longo de todo o circuito, podemos facilmente determinar os valores das quedas de tensão em cada resistor: VR1 = IT x R1 VR2 = IT x R2 VR3 = IT x R3 VR1 = 1 x 25 VR2 = 1 x 50 VR3 = 1 x 75 VR1 = 25 V VR2 = 50 V VR3 = 75 V 3.9.3.1. – O método do divisor de tensão: A queda de tensão nos resistores que compõem um circuito série é igual à proporcionalidade do seu valor de resistência em relação à resistência total do circuito, multiplicado pela tensão total da fonte e pode ser calculada também utilizando-se a fórmula abaixo: VR1= ( R1 / RT ) . VT VR2= ( R2 / RT ) . VT VR3= ( R3 / RT ) . VT VR1= ( 25 / 150 ) . 150 VR1= ( 50 / 150 ) . 150 VR1= ( 75 / 150 ) . 150 VR1= 25 V VR1= 50 V VR1= 75 V 3.9.4. – Potência no circuito série: Sabemos que a potência total de um circuito é resultado da combinação entre a corrente e a tensão total: PT = 1 . 150 PT = 150 W Por definição sabemos que a corrente em um circuito série é a mesma sobre cada dispositivo e que a tensão em cada resistor é diferente, conforme a proporcionalidade de seu valor de resistência em relação à resistência total. Disso podemos afirmar que: - A potência em cada resistor individual será resultado da corrente total do circuito multiplicado valor da queda de tensão sobre aquele resistor específico. PR1 = IT x VR1 PR2 = IT x VR2 PR3 = IT x VR3 PR1 = 1 x 25 PR2 = 1 x 50 PR3 = 1 x 75 PR1 = 25 W PR2 = 50 W PR3 = 75 W Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 24 - Por sua vez a potência total do circuito será a soma das potências de cada resistor: PT = PR1 + PR2 + PR3 PT = 25 + 50 + 75 PT = 150 W RESUMO: Em um circuito série: - A corrente é sempre a mesma ao longo do circuito. - A tensão da fonte se divide ao longo do circuito. - A resistência total é igual à soma de todas as resistências. - A potência total é igual à soma das potências dissipadas por cada resistor. Exercícios de fixação 1- Calcule RT, IT, todas as tensões e todas as potências nos circuitos abaixo: 2- Calcule as quedas de tensão nos resistores abaixo pelo método do divisor de tensão: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 25 3.10. – Circuitos paralelos em corrente contínua: Um circuito paralelo é aquele que permite à corrente circular por mais de um caminho. Em contrapartida todos os seus dispositivos irão apresentar o mesmo valor de tensão “VT” da fonte. 3.10.1. – Resistência equivalente no circuito paralelo: No circuito série foi visto que a resistência total (RT) é igual à soma de todas as resistências individuais que compõem o circuito. Já no circuito paralelo as resistências não devem ser somadas. Consequentemente “não se tem” resistência total. No circuito paralelo, a resistência de todo o circuito recebe o nome de resistência equivalente (Req). Se no circuito série a resistência total (RT) é sempre maior que a maior de todas as resistências individuais (RT= R1 + R2 + R3+ Rn), no circuito paralelo a resistência equivalente será sempre menor que o valor da menor das resistências. Para determinação do valor de resistência equivalente em um circuito paralelo podem ser utilizadas três fórmulas matemáticas: 3.10.1.1. – Resistência equivalente para 2 resistores: 3.10.1.2. – Resistência equivalente para 3 ou mais resistores: 3.10.1.3. – Resistência equivalente para resistores iguais: Exercícios de fixação Calcule a resistência equivalente dos circuitos abaixo: Req= (R1 . R2) / (R1+R2) Req = (20. 5) / (20+5) Req = 100 / 25 Req = 4 Ω Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 26 3.10.2. – Tensão no circuito paralelo: A tensão em qualquer ramo de um circuito paralelo é igual à tensão da fonte. Exemplo: VR1 = VT VR2 = VT VR1 = 50 VVR2 = 50 V 3.10.3. – Corrente no circuito paralelo: A corrente total de um circuito paralelo é dado por VT / Req. Já a corrente no ramo 1 será dada por: VR1 / R1 e a corrente no ramo 2 será dada por VR2 / R2. Como sabemos que em um circuito paralelo a corrente IT se divide por todos os ramos, também podemos afirmar que a corrente total é igual à soma das correntes em cada um dos ramos. Exemplo: I 1 = VR1 / R1 I2 = VR2 / R2 I1 = 50 / 20 I2 = 50 / 5 I 1 = 2,5 A I2 = 10 A IT = I1 + I2 IT = VT / Req IT = 2,5 + 10 IT = 50 / 4 IT = 12,5 A IT = 12,5 A 3.10.3.1. – O método do divisor de corrente: Assim como temos o divisor de tensão no circuito série, temos também o divisor de corrente no circuito paralelo. Se um circuito em paralelo contiver somente dois ramos, então a corrente em cada um deles obedecerá a relação de proporcionalidade inversa entre os ramos multiplicada pelo valor de corrente total do circuito: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 27 Exemplo: I 1 = R2 / (R1+ R2) . IT I2 = R1/(R1+ R2) . IT I1 = 5 / (20 + 5) . 12,5 I2 = 20/ (20 + 5) . 12.5 I1 = 0,2 . 12,5 I2 = 0,8 . 12,5 I1 = 2,5 A I2 = 10 A 3.10.4. – Potência no circuito paralelo: Sabe-se que no circuito paralelo a tensão é sempre a mesma em qualquer um dos ramos. Por sua vez a corrente é diferente em cada um destes ramos. Se a potência total é dada pela fórmula básica: P= I . V é então, correto afirmar que: - A potência em cada resistor é igual ao resultado da corrente do ramo pelo valor da queda de tensão neste mesmo ramo (que é igual à tensão da fonte). PR1 = I1 x VR1 PR2 = I2 x VR2 PR1 = 2,5 x 50 PR2 = 10 x 50 PR1 = 125 W PR2 = 500 W - Por sua vez a potência total do circuito será a soma das potências de cada ramo: PT = P1 + P2 PT = 125 + 500 PT = 625 W Desta maneira, sendo a corrente total de um circuito paralelo é igual à soma das correntes em cada ramo e a tensão a mesma em todos os ramos, é correto afirmar também que a potência total é resultante da combinação entre a tensão da fonte (VT) e a corrente total (IT): PT = IT x VT PT = 12,5 . 50 PT = 625 W RESUMO: Em um circuito paralelo: - A tensão é sempre a mesma em todos os ramos do circuito. - A corrente se divide ao longo do circuito. - A resistência equivalente será sempre menor que a menor resistência. - A potência total é igual à soma das potências dissipadas por cada resistor. Exercícios de fixação 1- Dois resistores de 100 KΩ e 140 KΩ são conectados em série com uma fonte de 24 V. Determine: a) a corrente total, b) a potência total, e c) a tensão em cada resistor. 2- 3 resistores R1, R2 e R3 estão em série com uma fonte de tensão de 30 V. A queda de tensão total sobre os resistores R1 e R2 é de 15 V, e sobre R2 e R3 é 24 V. Encontre o valor de cada uma das resistências se a resistência total é 50 Ω. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 28 3- Um circuito série é formado por uma fonte de 30 V e resistores de 1Ω, 2Ω, 3Ω. Qual a mínima potência para a qual os resistores devem ser especificados, se estão disponíveis no mercado resistores de 0,5 W, 1 W, e 2 W? 4- Um circuito série é formado por uma fonte de tensão de 66 V e por resistores de 4, 5, 6, 8, e 10 Ω. Encontre a parcela de tensão em cada resistor. 5 - Cinco resistores de 1 KΩ estão em paralelo. Qual o valor que um sexto resistor deverá ter para quando for colocado em paralelo com os demais perfazer uma resistência equivalente de 100 Ω? 6- Uma fonte de 120 V fornece 9,2 A para três resistores conectados em paralelo. Pelo primeiro resistor circulam 1,2 A. Se nos dois resistores restantes circulam duas correntes de mesmo valor, qual é o valor de cada resistor? 7- Três resistores em paralelo possuem uma condutância total de 1,75 S. Se duas das resistências são 1 e 2 Ω, qual será o valor da terceira resistência? 8- Três lâmpadas de 60 W, 40 W e 25 W, são conectadas em paralelo com uma fonte de 240 V. Qual a resistência equivalente e qual a corrente total? 9- Uma corrente total de 90 A circula por quatro resistores em paralelo que possuem respectivamente resistências de 5, 6, 12, e 24 Ω. Encontre a corrente em cada resistor. 10- Um resistor será colocado em paralelo com um resistor de 20 Ω e outro de 40 Ω. para produzir uma resistência equivalente de 10 Ω. Qual deverá ser o valor da resistência deste resistor? 11- Uma fileira de lâmpadas de arvore de natal consiste em oito lâmpadas de 6W cada. Se esta fileira de lâmpadas for projetada para usar uma fonte de 120 V, qual será a corrente que circulará por elas e qual o valor da resistência de cada uma ? 12- Deseja-se colocar um rádio de 20 W que se encontra instalado num carro alimentado por uma bateria de 6 V em um outro carro alimentado por uma bateria de 12 V. Qual o valor do resistor a ser colocado em série com o rádio para limitar a corrente? 13- Um circuito série é composto por uma fonte de tensão de 240 V e de resistores de 120, 200 e 160Ω. Determine os valores de corrente total e resistência total: 14- Um resistor é conectado em série com outro resistor de 8Ω que consome uma potência de 200W quando é aplicada a ambos tensão de 60 V. Encontre o valor da resistência R do resistor de desconhecido. 15- Em um circuito série, a corrente fornecida por uma fonte de 180 V circula por dois resistores, sendo que um deles possui resistência de 30 Ω e sobre o outro verifica-se uma queda de 45 V. Encontre a corrente e a resistência desconhecida. 16- Um circuito série é formado por uma fonte de 120V e pelos resistores de 4, 5, 6, 7, e 8 Ω. Qual o valor da queda de tensão no resistor de 6 Ω ? Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 29 17- Duas lâmpadas de 60 W e 120 W respectivamente, serão conectadas em série com um resistor e a associação será alimentada com 240 V. Qual o valor mínimo do resistor, para que as lâmpadas não se queimem? 18- Um circuito série é formado por resistores de 4, 5, e 6 Ω. Se a corrente total é de 7 A, qual é o valor da fonte de tensão? 19- Quatro lâmpadas de 60 W, todas com o mesmo valor de resistência, estão ligadas em paralelo através de um terminal residencial de 120 V, produzindo uma corrente de linha de 2 A . Determine: a) a req do circuito b) a resistência de cada lâmpada, c) a corrente que cada lâmpada consome. 20- Um farol de automóvel de resistência desconhecida é colocado em paralelo com o acendedor de cigarros de 75 Ω de resistência. O farol solicita uma corrente de 800 mA quando alimentado pela bateria de 12 V. Sendo assim determine o valor da resistência do farol e a corrente solicitada pelo acendedor de cigarros. 21- A resistência associada de uma torradeira e de uma panela elétricas, em paralelo é de 25,4 Ω. Se ambas são utilizadas em uma residência alimentada por uma rede de 127 V, quais os valores de corrente e potência totais? 22- Cinco resistências de mesmo valor estão associadas em paralelo e são alimentadas por uma fonte que entrega uma corrente total igual a 8 A, qual será a corrente em cada uma das resistências? 23- Que resistência deve ser ligada em paralelo com um resistor de 20 Ω e outro de 60 Ω também em paralelo a fim de se obter uma resistência equivalente de 10 Ω? 24- Qual a condutância total em Siemens dos seguintes ramos em paralelo: G1= 12 µS; G2= 24 µS; G3 = 12 µS: 25- Resistores de 10, 140, 70, e 35 Ω são conectados em paralelo com uma fonte de tensão de 210 V. Qual o valor dacorrente em cada resistor, a corrente total e a resistência equivalente deste associação 26- A resistência equivalente de dois resistores em paralelo é de 400 Ω. Se um dos resistores for de 1000 Ω, qual será o valor da resistência do outro resistor? 27- Três resistores em paralelo possuem uma condutância total de 3,5 S. Se duas das resistências são de 1 e 2 Ω, qual o valor da terceira resistência? 28- Qual é o valor da resistência equivalente de 50 resistores de 2 KΩ associados em paralelo: 29- Duas resistências de 4,6 Ω e R Ω estão conectadas em paralelo e possuem uma condutância total de 0,6 S. Qual é o valor de R ? 30- Oito lâmpadas de 100 W estão ligadas em paralelo através de uma linha de 120 V. Se o filamento de uma delas abrir, quantas continuarão funcionando? E se associação estivesse em paralelo, quantas continuariam? 31- Um chuveiro elétrico traz a inscrição 5400 W/220V. Se este mesmo chuveiro for ligado em 110 V, qual será a potência dissipada? Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 30 3.11. – Circuitos mistos (série-paralelo) em corrente contínua: Um circuito misto é também chamado de série–paralelo e combina elementos de circuito série com elementos de circuito paralelo. O comportamento da corrente, da tensão e da potência é basicamente o mesmo para qualquer tipo de circuito. Entretanto no circuito série-paralelo (misto) é necessária atenção especial às correntes que circulam através dos resistores e consequentemente às quedas de tensão provocadas por estas combinações. 3.11.1. – Resistência no circuito série-paralelo: Para o cálculo da resistência equivalente em um circuito série-paralelo, parte-se sempre do ultimo ramo em direção a fonte. No exemplo abaixo, existem três ramos distintos. O primeiro ramo traz a fonte de tensão VT em serie com a resistência R1, o segundo ramo abriga a resistência R2, e o terceiro ramo apresenta as resistências R3 e R4 associadas em serie. Se as resistências R3 e R4 estão ligadas em serie, então é possível substituí-las por uma única resistência equivalente, chamada de ReqA e que neste caso tem valor de 6 Ω. Substituindo R3 e R4 (que agora chama-se ReqA) nota-se que ReqA e R2 estão em paralelo e podem ser substituídas por uma única resistência equivalente de 1,5 Ω que é chamada de ReqB. Por fim tem-se que ReqB e R1 encontram-se associados em série e portanto podem ser trocadas por uma única resistência de 3,5 Ω à qual dá-se o nome de ReqF. Logo a resistência equivalente final ReqF do circuito é igual a 3,5 Ω. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 31 3.11.2. – Corrente no circuito série-paralelo: A corrente total do circuito sai da fonte em direção aos ramos e se divide sempre que encontra um nó. Com base no exemplo anterior conclui-se que neste circuito existem então 3 correntes distintas: IT, I1 e I2. Assim, IT é a corrente circulante no primeiro ramo, I1 é a corrente que passa por R2, ao passo que I2 é a corrente que passa por R3 e R4. Desta forma calcula-se facilmente o valor de todas as correntes: IT= VT / ReqF IT= 14 / 3,5 IT= 4 A Voltando a primeira simplificação do circuito, é possível visualizar de forma mais clara como se comportam I1 e I2. Com base nesta observação calcula-se os valores de I1 e I2. I 1= [ReqA / ( ReqA + R2 )] . IT I 2= [R2 / (R2 + ReqA)] . IT I1= 6 / ( 6 + 2 ) . 4 I2= 2 / ( 2 + 6 ) . 4 I1= ( 6 / 8) . 4 I2= ( 2 / 8) . 4 I 1= 3 A I2= 1 A 3.11.3. – Tensão no circuito série-paralelo: De posse dos valores das correntes no circuito, calcula-se as quedas de tensão em cada uma das resistências: VR1= IT . R1 VR2= I1 . R2 VR3= I2 . R3 VR4= I2 . R4 VR1= 4 . 2 VR2= 3 . 2 VR3= 1 . 4 VR4= 1 . 2 VR1= 8 V VR2= 6 V VR3= 4 V VR4= 2 V 3.11.4. – Potência no circuito série-paralelo: A potência no circuito misto poderá ser calculada utilizando-se qualquer uma das fórmulas abaixo: PT= IT . VT PT= IT2 . ReqF PT= VT2 / ReqF PT= 4 . 14 PT= 42 . 3,5 PT= 142 / 3,5 PT= 56 W PT= 56 W PT= 56 W PR1= IT . V1 PR1= IT2 . R1 PR1= V12 / R1 PR1= 4 . 8 PR1= 42 . 2 PR1= 82 / 2 PR1= 32 W PR1= 32 W PR1= 32 W PR2= I1 . V2 PR2= I12 . R2 P R2= V22 / R2 PR2= 3 . 6 PR2= 32 . 2 P R2= 62 / 2 PR2= 18 W PR2= 18 W P R2= 18 W PR3= I2 . V3 PR3= I22 . R3 PR3= V32 / R3 PR3= 1 . 4 PR3= 12 . 4 PR3= 42 / 4 PR3= 4 W PR3= 4 W PR3= 4 W PR4= I2 . V4 P R4= I22 . R4 P R4= V42 / R4 PR4= 1 . 2 P R4= 12 . 2 P R4= 22 / 2 PR4= 2 W P R4= 2 W P R4= 2 W Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 32 Exercícios de fixação: Dados os circuitos abaixo, calcule: Req, todas as correntes, todas as tensões e todas as potências: 1 2 3 4 5 6 7 8 Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 33 Módulo 4 – Leis de Kirchhoff 4.1. – Introdução: O físico alemão Gustav Robert Kirchhoff (1824-1877) concentrou seu trabalho no estudo da radiação e seus efeitos. Mas apesar disso, na área elétrica se notabilizou por ter publicado em 1854 as Leis de Kirchhoff para corrente e para tensão, dando assim continuidade aos trabalhos de George Simom Ohm sobre a teoria dos circuitos elétricos. 4.2. – 1ª Lei de Kirchhoff (Lei de Kirchhoff para corrente – LKC ou Lei dos nós): A Lei de Kirchhoff para corrente se aplica a circuitos paralelos e afirma que: A soma das correntes que entram em um nó, é igual a soma das correntes que saem do nó. Existe uma outra forma de expressarmos a LKC: A soma algébrica de todas as correntes que se encontram em um nó é sempre igual a zero. Observação: Às correntes que entram no nó atribuímos o sinal de positivo. Às correntes que saem do nó atribuímos o sinal de negativo. Exemplo: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 34 Calcule as correntes desconhecidas utilizando o método LKC: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 35 4.3. – 2ª Lei de Kirchhoff (Lei de Kirchhoff para tensão – LKT ou Lei das malhas): A lei de Kirchhoff para tensão é aplicada ao estudo de circuitos série, como uma poderosa ferramenta de análise. A LKT afirma que: Para um circuito série, fechado, a tensão das fontes (VT) é igual a soma de todas as quedas de tensão ao longo do circuito. Existe uma outra forma de expressar a LKT: A soma algébrica de todos os aumentos e quedas de tensão em um circuito série é igual a zero. 4.3.1. – Regras: Para utilização da Lei de Kirchhoff para Tensão, deve-se seguir: - Marcar a polarização dos dispositivos que compõem o circuito. - Para todos os aumentos de tensão, atribuir sinal positivo ao valor de V. - Para todas as quedas de tensão, atribuir sinal negativo ao valor de V. Exemplo: + VT –100 – 30 – 20 = 0 + VT – 150 = 0 + VT = + 150 + VT = + 150 Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 36 Exercícios de fixação 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- Calcule I e Vab Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 37 Módulo 5 – Cálculo de redes. Para algumas configurações de circuitos elétricos, os métodos que foram mostrados até aqui se apresentam impraticáveis ou trabalhosos demais, já que determinados circuitos apresentam em sua construção uma complexidade um pouco maior do que os circuitos estudados até agora. 3.1 - Rede em ∆ (delta): Acima tem-se os três terminais A, B, e C e entre eles os resistores R1, R2 e R3. A configuração acima é chamada de delta ou triângulo e a simbolizada por ∆ ou π.. 3.2 - Rede em Y (estrela): Nos desenhos acima, nota-se três terminais A, B, e C, e entre eles três resistores que são chamados Ra, Rb e Rc. A este tipo de configuração dá-se o nome de estrela e pode-se representá-la por Y ou T. 3.3. - Conversão de redes: Muitas vezes torna-se necessário converter uma rede estrela em uma rede delta e vice-versa. Isto é perfeitamente possível bastando para tanto seguir as regras de conversão. 3.3.1. – Conversão de ∆ em Y: Observe que agora, a rede original está constituída em ∆ e seus resistores indicados por números. Para convertê-la em uma rede equivalente em Y deve-se seguir as seguintes regras: 1- Fazer uma rede em Y dentro da rede em ∆ e nomear os resistores equivalentes com letras. 2- Obedecer às seguintes fórmulas: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 38 * A resistência de qualquer lado da rede em Y é igual a multiplicação dos resistores de ∆ que sejam paralelos ao de Y, divida pela soma dos 3 resistores de ∆. Exemplo: Ra = (R1.R3) / (R1 + R2 + R3) Ra = (30.30) / (30 + 30 + 30) Ra = (900) / (90) Ra = 10 Ω Rb = (R1.R2) / (R1 + R2 + R3) Rb = (30.30) / (30 + 30 + 30) Rb = (900) / (90) Rb = 10 Ω Rc = (R2.R3) / (R1 + R2 + R3) Ra = (30.30) / (30 + 30 + 30) Ra = (900) / (90) Ra = 10 Ω Importante: - Para três resistores da rede em delta com valores iguais, o resultado dos três resistores da rede equivalente em estrela, será sempre três vezes menor. 3.3.2. – Conversão de Y em ∆: Observe que a rede original está constituída em Y e seus resistores indicados por letras. Para convertê-la em uma rede equivalente em ∆ basta seguir as seguintes regras: 1- Fazer uma rede em ∆ em torno da rede em Y e nomear os resistores equivalentes com nºs. 2- Obedecer às seguintes fórmulas: * A resistência de qualquer lado da rede ∆ é igual a soma das resistências da rede em Y multiplicadas duas a duas, dividida pela resistência do ramo oposto. Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 39 Exemplo: R1 = (Ra.Rb) + (Rb. Rc) + (Rc.Ra) / (Rc) R1= (30.30) + (30.30) + (30.30) / (30) R1= (900) + (900) + (900) / (30) R1= (2700) / (30) R1= 90 Ω R2 = (Ra.Rb) + (Rb. Rc) + (Rc.Ra) / (Rb) R2= (30.30) + (30.30) + (30.30) / (30) R2= (900) + (900) + (900) / (30) R2= (2700) / (30) R2= 90 Ω R3 = (Ra.Rb) + (Rb. Rc) + (Rc.Ra) / (Ra) R3= (30.30) + (30.30) + (30.30) / (30) R3= (900) + (900) + (900) / (30) R3= (2700) / (30) R3= 90 Ω Importante: - Para três resistores da rede em estrela com valores iguais, o resultado dos três resistores da rede equivalente em delta, será sempre três vezes maior. Exercícios de fixação Converta as redes abaixo, e tire a prova: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 40 Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 41 Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 42 Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 43 11- Determine a resistência equivalente do circuito abaixo: 12- Converta a rede abaixo: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 44 13- Determine a resistência equivalente do circuito abaixo: 14- Determine a resistência equivalente do circuito abaixo: 15- Determine a resistência equivalente do circuito abaixo: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 45 Módulo 6 – Ponte de Wheatstone e circuitos em ponte. 6.1 - Ponte de Wheatstone: O circuito representado abaixo, ilustra a configuração de uma ponte de Wheatstone. Este tipo de instrumento foi idealizado em 1843 pelo físico britânico Charles Wheatstone (1802 – 1875). A ponte de Wheatstone é um aparelho utilizado para medição de valores de resistência e constitui-se basicamente de: - 02 resistores fixos (R1 e R2). - 01 resistor variável (RV). - 01 “braço” onde é inserido o resistor a ser “medido”. - 01 galvanômetro ( G ). Seu princípio de funcionamento é extremamente simples: quando a ponte estiver em equilíbrio não se verificará corrente circulando pelo galvanômetro e logo sua indicação será zero. Caso a ponte de Wheatstone esteja desequilibrada, a corrente circulante pelo galvanômetro fará com que o ponteiro do instrumento sofra uma deflexão indicando em uma escala apropriada o valor do resistor a ser “medido”. O equilíbrio de uma ponte se dá quando: Para determinar o valor de Rx, aplica-se a fórmula: Exemplo: RX. R2 = RV. R1 RX . 10k = 42 . 1k RX . 10k = 42kRX = 42k / 10k RX = 4,2 Ω Na condição acima, verifica-se uma situação de equilíbrio na ponte e consequentemente não há circulação de corrente pelo galvanômetro. Assim sendo, apenas duas correntes circulam: Uma corrente I1 (sobre Rx e Rv) e outra corrente I2 (sobre R1 e R2) . Desta forma, a tensão em cada um dos ramos será igual a tensão da fonte. Sabendo-se o valor da tensão da fonte, basta aplicarmos a lei de Ohm para determinarmos os valores das correntes I1 e I2. I 1 = VT / RX + RV I2 = VT / R1 + R2 I1 = 11 / 4,2 + 42 I2 = 11 / 1k + 10k I1 = 11 / 46,2 I2 = 11 / 11k I1 = 0, 238 A ou 238 mA I2 = 0, 001 A ou 1 mA Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 46 No mesmo circuito, ainda podemos determinar o valor das quedas de tensão sobre qualquer um dos resistores também por Lei de Ohm. VRX = I1 . RX VRV = I1 . RV VR1 = I2 . R1 VR2 = I2 . R2 VRX = 0,238 . 4,2 VRV = 0,238 . 42 VR1 = 0,001 . 1k VR2 = 0,001 . 10k VRX = 1 V VRV = 10 V VR1 = 1 V VR2 = 10 V Exercícios de fixação 1- Um resistor desconhecido foi colocado na ponte abaixo, e com o resistor variável ajustado em 40 Ω não se verificou corrente circulando pelo galvanômetro. Com base nestas informações, pergunta-se: a- Qual o valor do resistor desconhecido? b- Quais os valores das correntes I1 e I2 ? c- Quais as quedas de tensão nos quatro resistores? 6.2. - Circuitos em ponte: Além da ponte de Wheatstone, que como já vimos é um instrumento de medição elétrica, existem também os circuitos em ponte. Estes são assim chamados em virtude de sua configuração que é semelhante à configuração das pontes. Os circuitos em ponte, construtivamente podem se apresentar de duas maneiras: a primeira, com um resistor “intermediário” no lugar do galvanômetro e uma segunda maneira com apenas quatro resistores e sem o resistor intermediário. Da mesma maneira que as pontes, os circuitos em ponte podem estar equilibrados ou desequilibrados. Ponte de Wheatstone Circuito em ponte sem Circuito em ponte com resistor intermediário resistor intermediário Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 47 6.2.1 - Circuitos em ponte sem resistor intermediário: Se qualquer circuito em ponte estiver equilibrado, então não irá circular corrente pelo ramo intermediário. Logo sua resolução poderá ser feita da mesma forma que a resolução da ponte de Wheatstone. Mas se ao contrário, os circuitos em ponte se apresentarem desequilibrados será necessário observar se eles apresentam ou não resistor intermediário. Para os circuitos em ponte desequilibrados com resistor intermediário, o cálculo da corrente circulante neste ramo deverá ser feita através do teorema de Thevenin e por isso estes circuitos serão estudados em um capítulo exclusivo. Para os circuitos em ponte desequilibrados sem resistor intermediário, o cálculo da corrente circulante deve-se obedecer ao método abaixo: Regras: 1- Determine a resistência equivalente do circuito. 2- Calcule a corrente total do circuito. 3- Calcule as correntes nos resistores R1 e R2. 4- Calcule as correntes nos resistores R3 e R4. 5- Calcule a corrente no ramo intermediário. Req A = R/n Req A = 4 / 2 Req A = 2 Ω Req B = (R3 . R4) / R3 + R4 Req B = (6 . 3) / (6+3) Req B = 18 / 9 Req B = 2 Ω Req f = Req A + Req B Req f = 2 +2 Req f = 4 Ω IT = VT / Req f IT = 48 / 4 IT = 12 A I1 = [ R2 / (R1 + R2) ] . IT I1 = [ 4 / ( 4 + 4 )] . 12 I1 = [ 0,5 ] . 12 I1 = 6 A I2= IT – I1 I2= 12 – 6 I2= 6 A Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 48 Com os valores de I1 e I2, calcula-se a queda de tensão nestes resistores (R1 e R2) que é de 24 Volts. Se a queda de tensão em R1 é 24 Volts, logo a queda de tensão em R3 também é de 24 Volts. Sendo a queda de tensão em R2 é 24 Volts, logo a queda de tensão em R4 também é de 24 Volts, e deste modo, as correntes I3 e I4, podem ser calculadas pela Lei de Ohm e a corrente I5 pela Lei de Kirchhoff para correntes : Obs: Esta resolução de circuitos em ponte desequilibrados sem resistor intermediário serve também para determinar o valor da corrente circulante pelo galvanômetro de uma ponte de Wheatstone. Exercícios de fixação 1- Calcule a corrente circulante no ramo intermediário: 2- Calcule a corrente circulante no ramo intermediário: 3- Calcule a corrente circulante no ramo intermediário: Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 49 Módulo 7 – As correntes nas malhas As leis de Kirchhoff para corrente (LKC) e para tensão (LKT) são muito úteis na análise de circuitos elétricos. Elas constituem a base do método denominado corrente nas malhas (método de Maxwel). Para utilizar o método das correntes nas malhas, deve-se antes de qualquer coisa conceituar que: - Malha é todo e qualquer percurso fechado de um circuito elétrico. - Não levamos em consideração se a malha possui ou não fonte de tensão ou de corrente. Feito isso, pode-se partir para a aplicação do método das correntes nas malhas. 7.1. - Regras: 1- Marque quais são as malhas do circuito em análise. 2- Sinalize o sentido das correntes dentro das malhas. 3- Polarize cada dispositivo conforme o sentido atribuído às correntes que circulam pela malha. 4- Aplique a Lei de Kirchhoff de Tensão (LKT). Para tirar a prova, com os valores das correntes encontradas, verifique os valores das quedas de tensão no circuito: Expressão da Malha I + 36 – 2.I1 – 6.I1 + 6.I2 = 0 + 36 – 8.I1 + 6.I2 = 0 – 8.I1 + 6.I2 = – 36 Expressão da Malha II –6 – 6.I2 + 6.I1 – 2.I2 = 0 +36 – 8.I2 + 6.I1 = 0 + 6.I1 – 8.I2 = + 6 Sistema entre I e II – 8.I1 + 6.I2 = – 36 (x4) + 6.I1 – 8.I2 = + 6 (x3) – 32.I1 + 24.I2 = – 144 + 18.I1 – 24.I2 = + 18 – 14.I1 = – 126 I1 = – 144 / – 14.I1 I 1 = 9 A Determinando I2 – 8.I1 + 6.I2 = – 36 – 8.(9)+ 6.I2 = – 36 – 72+ 6.I2 = – 36 + 6.I2 = – 36 + 72 + 6.I2 = + 36 I2 = 36 / 6 I 2 = 6 A Determinando I3 I1 = I2 + I3 I3 = I1 – I2 I3 = 9 – 6 I 3 = 3 A Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 50 Exercícios de Fixação Calcule as correntes utilizando o método das correntes nas malhas: 1- 2- Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 51 3- 4- Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio Humberto de Souza 52 5- 6- Eletricidade básica e análise de circuitos em corrente contínua – 1º Período Prof. Enio
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