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1 Disciplina de Eletricidade Exercícios Prof. Dr. Felipe Neves Lista de exercícios 1. Calcule o equivalente Thevenin entre os pontos A e B, para isso utilize a análise nodal. RESOLUÇÃO: Inicialmente vamos encontrar a resistência de Thevenin (Rth). Para isso as fontes de tensão do circuito devem ser substituídas por curtos-circuitos. Neste caso, as resistências R1, R2 e R3 estarão em paralelo. 1 𝑅𝑒𝑞1 = 1 𝑅1 + 1 𝑅2 + 1 𝑅3 1 𝑅𝑒𝑞1 = 1 10 ∙ 103 + 1 15 ∙ 103 + 1 2,2 ∙ 103 𝑅𝑒𝑞1 = 1,609 𝑘Ω Considerando a Req1 no circuito, esta resistência estará em série com o resistor R4, para calcular a resistência equivalente da ligação série, tem-se que: 𝑅𝑒𝑞2 = 𝑅𝑒𝑞1 + 𝑅4 𝑅𝑒𝑞2 = 1,609 ∙ 103 + 6,8 ∙ 103 𝑅𝑒𝑞2 = 8,409 𝑘Ω A nova resistência, Req2, estará em paralelo com R5, por isso deve-se calcular: 1 𝑅𝑡ℎ = 1 𝑅𝑒𝑞2 + 1 𝑅5 1 𝑅𝑡ℎ = 1 8,409 ∙ 103 + 1 4,7 ∙ 103 𝑹𝒕𝒉 = 𝟑, 𝟎𝟏𝟒 𝒌Ω Após calcular o valor da resistência, vamos calcular o valor da tensão de Thevenin (Vth). Para isso é necessário calcular o valor da tensão entre os pontos A e B, seja, a tensão aplicada no resistor R5. Utilizaremos a análise de nós, equacionando as correntes no nó, tem-se que: 𝑖1 + 𝑖3 = 𝑖2 + 𝑖4 V1 i3 i2 A B i1 i4 2 Disciplina de Eletricidade Exercícios Prof. Dr. Felipe Neves (−𝑉1 + 12) 10 ∙ 103 + (−𝑉1 + 9) 2,2 ∙ 103 = (𝑉1 − 𝑉2) 15 ∙ 103 + (𝑉1) 11,5 ∙ 103 −0,1 ∙ 10−3 ∙ 𝑉1 + 1,2 ∙ 10−3 − 0,4545 ∙ 10−3 ∙ 𝑉1 + 4,0909 ∙ 10−3 = 0,0666 ∙ 10−3 ∙ 𝑉1 + 0,0869 ∙ 10−3 ∙ 𝑉1 𝑉1 ∙ 10−3 ∙ (−0,1 − 0,4545 − 0,0666 − 0,0869) = 10−3 ∙ (−4,0909 − 1,2) Considerando que 10-3 se repete dos dois lados da equação, ele pode ser removido dos cálculos. 𝑉1 ∙ (−0,1 − 0,4545 − 0,0666 − 0,0869) = (−4,0909 − 1,2) 𝑉1 = (−4,0909 − 1,2) (−0,1 − 0,4545 − 0,0666 − 0,0869) 𝑉1 = −5,2909 −0,7080 = 7,473 𝑉 Sabendo-se a tensão V1, pode-se aplicar um divisor de tensão para se encontrar o valor no resistor R5, que é a tensão de Thevenin. 𝑉𝑡ℎ = 7,473 ∙ 4,7 ∙ 103 4,7 ∙ 103 + 6,8 ∙ 103 𝑽𝒕𝒉 = 𝟑, 𝟎𝟓𝟒 𝑽 2. Calcule o equivalente Norton entre os pontos A e B, para isso utilize a análise de malhas. RESOLUÇÃO: Inicialmente vamos encontrar a resistência de Norton (Rn). Para isso as fontes de tensão do circuito devem ser substituídas por curtos-circuitos enquanto as fontes de corrente devem ser substituídas por circuitos-abertos. Neste caso, as resistências R10 e R17 estarão em série. 𝑅𝑒𝑞1 = 𝑅10 + 𝑅17 𝑅𝑒𝑞1 = 1 ∙ 103 + 2,2 ∙ 103 = 3,2 ∙ 103 Com isso, as três resistências estarão em paralelo (Req1, R11 e R13), portanto: I3 A B I1 I2 3 Disciplina de Eletricidade Exercícios Prof. Dr. Felipe Neves 1 𝑅𝑛 = 1 𝑅𝑒𝑞1 + 1 𝑅11 + 1 𝑅13 1 𝑅𝑛 = 1 3,2 ∙ 103 + 1 4,7 ∙ 103 + 1 6,8 ∙ 103 𝑹𝒏 = 𝟏, 𝟒𝟖𝟕𝟔 𝒌𝛀 Para o cálculo da corrente de Norton (In), deve-se curto-circuitar A e B e calcular a corrente que circula entre A e B. Lembrando que todos os resistores em paralelo com um curto-circuito podem ser removidos do circuito, uma vez que a resistência equivalente deste paralelo será 0 Ω, pois toda a corrente irá circular exclusivamente pelo curto-circuito ao invés de circular pelas resistências. Aplicando a Lei das Tensões de Kirchhoff nas malhas, tem-se: LTK M2: 1000 ∙ (𝑖2 − 0,009) + 2200 ∙ 𝑖2 + 4700 ∙ (𝑖2 − 𝑖3) + 12 = 0 1000 ∙ 𝑖2 + 2200 ∙ 𝑖2 + 4700 ∙ 𝑖2 − 4700 ∙ 𝑖3 = −12 + 9 7900 ∙ 𝑖2 − 4700 ∙ 𝑖3 = −3 LTK M3: −12 + 4700 ∙ (𝑖3 − 𝑖2) = 0 −4700 ∙ 𝑖2 + 4700 ∙ 𝑖3 = 12 Assim tem-se duas equações e duas variáveis: 7900 ∙ 𝑖2 − 4700 ∙ 𝑖3 = −3 −4700 ∙ 𝑖2 + 4700 ∙ 𝑖3 = 12 Somando as duas equações acima, tem-se: 3200 ∙ 𝑖2 = 9 𝑖2 = 9 3200 = 2,8125 𝑚𝐴 Substituindo i2 na segunda equação, tem-se: −4700 ∙ (2,8125 ∙ 10−3) + 4700 ∙ 𝑖3 = 12 4700 ∙ 𝑖3 = 12 + 13,2187 𝑖3 = 25,2187 4700 = 5,365 𝑚𝐴 Sabendo que a corrente que circula entre A e B é i3, então: 𝑰𝒏 = 𝟓, 𝟑𝟔𝟓 𝒎𝑨 Respostas: 1. Vth=3,05 V e Rth = 3,014 kΩ 2. In=5,365 mA e Rn=1,487 kΩ