INTRODUÇÃO
Um circuito elétrico é
a ligação de elementos elétricos, tais como resistores, indutores,capacitores, diodos, linhas de transmissão, fontes de tensão, fontes de corrente e interruptores,
de modo que formem pelo menos um caminho fechado para a corrente elétrica.
DESENVOLVIMENTO
Esquema de um Circuito Eléctrico
Circuito elétrico é um conjunto de aparelhos
interligados eletricamente de forma apropriada. É constituído, pelo menos, por
um gerador elétrico, que fornece a energia, por uma carga (ou recetor), que
recebe energia e por condutores elétricos que interligam os aparelhos.
Definições
§
Nó - Ponto do circuito ao qual estão ligados dois ou
mais elementos.
§
Nó essencial - Ponto do circuito ao qual estão ligados três ou
mais elementos.
§
Caminho - Sequência de elementos ligados entre si na qual
nenhum elemento é incluído mais de uma vez.
§
Ramo - Caminho que liga dois nós.
§
Ramo essencial - Caminho que liga dois nós essenciais, sem
passar por outro nó essencial.
§
Malha - Caminho cujo o último nó coincide com o
primeiro.
§
Malha essencial - Malha que não inclui nenhuma outra malha.
§
Circuito planar - Circuito que pode ser desenhado em um plano sem
que os ramos se cruzem.
Leis elétricas
Uma série de leis se aplicam à circuitos
elétricos. Entre elas:
§
Lei das Correntes ou Lei dos Nós: A soma de todas as correntes que entram num nó é
igual à soma de todas as correntes que saem do nó.
§
Lei das Tensões ou Lei das Malhas: A soma de todas as tensões geradas menos a soma
de todas as tensões consumidas numa malha é igual a zero.
§
Lei de Ohm: A tensão entre as duas pontas de um resistor é
igual ao produto da resistência e a corrente que flui através do mesmo.
§
Teorema de Thévenin: Qualquer circuito elétrico
formado por fontes de tensão, fontes de correntes e resistores com dois
terminais possui um circuito equivalente formado por uma fonte de tensão em
série com um resistor.
§
Teorema de Norton: Qualquer circuito elétrico
formado por fontes de tensão, fontes de correntes e resistores com dois
terminais possui um circuito equivalente formado por uma fonte de corrente em
paralelo com um resistor.
Existe também um circuito simples,é composto de
três elementos, um condutor ou rota(fio elétrico),uma fonte de
energia(bateria),e um resistor elétrico(lâmpada),que é qualquer objeto que
precise de eletricidade para funcionar.
O circuito elétrico mais simples pode ser assim
constituído (por exemplo, uma lanterna elétrica constituída por uma pilha e por
uma lâmpada), mas normalmente existem mais aparelhos no circuito, nomeadamente,
aparelhos de corte e de proteção e em muitos casos aparelhos que produzem
transformações nas grandezas elétricas.
Circuitos
elétricos
Agora que já estudamos
uma boa quantidade de conceitos de eletricidade vamos utilizar estes conceitos para
entender e, resolver exercícios com circuitos elétricos. O circuito elétrico é formado por uma ou mais
fontes de energia elétrica,
fios condutores e algum elemento de circuito como resistores,
capacitores e receptores. O circuito elétrico estará completo quando a corrente elétrica,
que sai de um dos terminais da fonte de energia, percorre os componentes do
circuito e fecha seu percurso no outro pólo da fonte de energia.
Os circuitos elétricos podem
ser subdivididos em nós, ramos e malhas. Abaixo temos um exemplo de circuito
elétrico.
Agora, Vamos analisar um
circuito elétrico constituído por uma bateria e três lâmpadas ligadas em série,
observe o desenho abaixo:
Percebemos uma fonte de
12 V alimenta o circuito e uma corrente elétrica i percorre as três lâmpadas de
2Ω cada uma, fechando o circuito. Sabemos que os elétrons livres percorrem o
condutor do pólo negativo para o positivo. Neste percurso os elétrons passam
pelos resistores das lâmpadas e perdem a energia que transportam, voltando à
bateria.
É importante perceber
que no desenho temos o sentido da corrente elétrica do pólo positivo para o
negativo, este é o sentido convencional da corrente elétrica e é diferente do
sentido que os elétrons livres percorrem.
Para calcularmos o valor
da corrente elétrica e da tensão para cada resistor no circuito elétrico
devemos conhecer as leis de Kirchhoff. Estas leis foram formuladas em 1845 por
Gustav Robert Kirchhoff (1824 – 1887) e se baseiam no principio de conservação
da energia e no principio de conservação da carga elétrica:
1ª Lei de Kirchhoff (Lei das Correntes ou Leis
dos Nós)
Em um nó, a soma das correntes elétricas que
entram é igual à soma das correntes que saem.
2ª Lei de Kirchhoff (Lei das Tensões ou Lei das
Malhas)
A soma algébrica da d.d.p (Diferença de
Potencial) em um percurso fechado é nula.
No nosso exemplo os
resistores estão em série, logo todos são percorridos pela mesma corrente
elétrica. Mas, pela 2ª lei de Kirchhoff, a tensão elétrica de 12 V se divide
para os três resistores. Logo:
12 = U1 +U2+U3
Como os resistores são iguais as tensões em cada
um deles também são iguais:
12 = U1 +U1 + U1
12 = 3.U1
3.U1 =
12
U1 =
12/3
U1 =
4V
Sendo assim, são 4V de tensão para cada resistor
e com este valor podemos calcular a corrente elétrica:
U = R. i
i = U/R
i = 4/2
i = 4/2
i = 2A
Logo, a corrente no circuito é igual a 2A.
Vamos analisar outro
exemplo de circuito elétrico, um circuito com três resistores em umaassociação mista:
No circuito elétrico
acima temos uma associação de resistores mista, e a corrente elétrica é
dividida em duas para os resistores que estão em paralelo. Logo ,
pela 1ª lei de Kirchhoff:
i = i1 + i2
Para chegarmos no valor
da corrente elétrica total temos que calcularmos a resistência equivalente do
circuito. Reduzindo os resistores paralelos a um:
R = R /2
R = 2 / 2
R = 1Ω
Assim, a resistência equivalente é igual a soma
dos resistores a cima:
Req =
R1 + R2
Req =
2 + 1
Req =
3 Ω
Circuito de uma lanterna de mão
Você
alguma vez já desmontou complemente uma lanterna de mão para analisar como ela
funciona?
Veja na ilustração abaixo como são dispostas as várias partes de uma típica lanterna de mão:
Veja na ilustração abaixo como são dispostas as várias partes de uma típica lanterna de mão:
 |
Estrutura
de uma lanterna elétrica
As partes metálicas da lanterna são postas para conduzir a
corrente elétrica quando a lanterna é posta para funcionar e, além disso, foram
escolhidas para resistirem aos esforços físicos aos quais são submetidas.
A mola metálica, por exemplo, não só permite caminho elétrico
para a corrente como também mantém no lugar, sob pressão, as pilhas em seu
interior. As partes metálicas do interruptor têm que garantir bom contato
elétrico e não ficarem danificadas pelo uso contínuo.
Uma lanterna também tem partes feitas com material não
condutor de corrente elétrica, tais como plásticos e borrachas. A cobertura de
plástico dessa lanterna é um isolante elétrico. Sua forma é importante para que
se tenha um manuseio cômodo. Sua cor a tornará mais ou menos atraente aos olhos
do usuário.
Como você verá, os circuitos elétricos conterão sempre partes
que conduzem e partes que não conduzem correntes elétricas. O segredo todo, nos
circuitos elétricos, é delimitar um caminho pré planejado para a corrente.
A lâmpada
incandescente e o refletor compõem o sistema óptica da lanterna. A posição da
lâmpada dentro do refletor deve ser tal que permita a obtenção de um feixe
estreito de luz.
Uma lanterna é um produto elétrico simples, mas muita gente
já perdeu noites de sono em seus projetos para que você tenha um dispositivo
que trabalhe bem.
Você pode pensar em alguma outra coisa que o projetista deva
levar em consideração na produção em massa de lanternas?
Um modo
"mais científico" para descrever uma lanterna implica no uso de um
diagrama de circuito. Nele, as partes relevantes da lanterna serão
representadas através de símbolos:
Diagrama
de circuito de uma lanterna elétrica
Nesse circuito foram representadas simbolicamente, duas
células voltaicas (pilhas) ¾ formando uma bateria ¾, um interruptor e uma
lâmpada incandescente. As linhas no diagrama representam condutores metálicos
(fios) que conectam as partes entre si formando o circuito completo.
Um circuito elétrico é necessariamente um percurso fechado.
Na lanterna, o fechamento do interruptor completa o circuito, permitindo a
passagem da corrente elétrica.
Lanternas às vezes falham! Isso acontece quando as partes
metálicas do interruptor ou da lâmpada não entram efetivamente em contato
(devido à sujeiras ou ferrugens), quando a lâmpada "queima"
(interrupção em seu filamento) ou quando as pilhas "pifam" (esgotam
suas energias químicas armazenadas, popularmente, ficam 'descarregadas'). Em
qualquer um desses casos, o circuito estará incompleto.
Corrente
elétrica
Uma corrente elétrica é um fluxo ordenado de partículas carregadas
(partículas dotadas de carga elétrica). Em um fio de cobre, a corrente elétrica
é formada por minúsculas partículas dotadas de carga elétrica negativa,
denominadas elétrons -- eles são os portadores da carga elétrica.
No fio de cobre (ou de qualquer outro metal) os elétrons
naturalmente lá existentes vagueiam desordenadamente (têm sentidos de
movimentos aleatórios) até que, por alguma ordem externa, alguns deles passam a
caminhar ordenadamente (todos no mesmo sentido) constituindo a corrente elétrica.
A intensidade dessa corrente elétrica vai depender de quantos desses
portadores, em movimento bem organizado passam, por segundo, por um região
desse fio.
A corrente elétrica, num circuito, é representada pela letra
I e sua intensidade poderá ser expressa em ampères (símbolo A), em miliampères
(símbolo mA) ou outros submúltiplos tal qual o microampères (símbolo mA).
Um ampère
(1 A) é uma intensidade de corrente elétrica que indica a passagem de 6,2x1018
elétrons, a cada segundo, em qualquer seção do fio. Esses 6,2x1018 elétrons
(uma quantidade que escapa ao nosso pensamento) transportam uma carga elétrica
total cujo valor é de um coulomb (1 C). 'coulomb'(símbolo C) é a unidade com
que se medem as quantidades de cargas elétricas.
Se indicarmos a quantidade total de carga elétrica que passa
pela seção de um fio por Q (medida em coulombs) e o intervalo de tempo que ela
leva para passar por essa seção por Dt (medido em segundos), a intensidade de
corrente elétrica I (medida em ampères) será calculada por:
I = Q : DT
CONVERSÕES
1 A = 1
000 mA = 1 000 000 mA Þ 1 A = 103 mA = 106 mA
1 mA = 1/1
000 A = 1 000 mA Þ 1 mA = 10-3 A = 103 mA
1 mA = 1/1
000 000 A = 1/1000 mA Þ 1 mA = 10-6 A = 10-3 mA
Fonte: www.feiradeciencias.com.br
CIRCUITOS ELÉTRICOS
Teoria
de Circuitos
Desenvolvida a partir de medidas experimentais dos fenômenos
elétricos.
Atualmente,
pode ser vista como uma simplificação da Teoria Eletromagnética (Leis de
Maxwell).
É
apresentada como concebida por Kirchhoff.
Conceitos
fundamentais: corrente e tensão elétricas.
Circuito de uma lanterna de mão
Você alguma vez já desmontou complemente uma lanterna de mão
para analisar como ela funciona?
Veja na ilustração abaixo como são dispostas as
várias partes de uma típica lanterna de mão:
Estrutura
de uma lanterna elétrica
Por que o
projetista escolheu essa particular combinação de materiais?
As partes
metálicas da lanterna são postas para conduzir a corrente elétrica quando a
lanterna é posta para funcionar e, além disso, foram escolhidas para resistirem
aos esforços físicos aos quais são submetidas.
A mola metálica, por exemplo, não só permite caminho elétrico
para a corrente como também mantém no lugar, sob pressão, as pilhas em seu
interior. As partes metálicas do interruptor têm que garantir bom contato
elétrico e não ficarem danificadas pelo uso contínuo.
Uma lanterna também tem partes feitas com material não
condutor de corrente elétrica, tais como plásticos e borrachas. A cobertura de
plástico dessa lanterna é um isolante elétrico. Sua forma é importante para que
se tenha um manuseio cômodo. Sua cor a tornará mais ou menos atraente aos olhos
do usuário.
Como você verá, os circuitos elétricos conterão sempre partes
que conduzem e partes que não conduzem correntes elétricas. O segredo todo, nos
circuitos elétricos, é delimitar um caminho pré planejado para a corrente.
A lâmpada incandescente e o refletor compõem o sistema óptica
da lanterna. A posição da lâmpada dentro do refletor deve ser tal que permita a
obtenção de um feixe estreito de luz.
Uma lanterna é um produto elétrico simples, mas muita gente
já perdeu noites de sono em seus projetos para que você tenha um dispositivo
que trabalhe bem.
Você pode pensar em alguma outra coisa que o projetista deva
levar em consideração na produção em massa de lanternas?
Um modo "mais científico" para
descrever uma lanterna implica no uso de um diagrama de circuito. Nele, as
partes relevantes da lanterna serão representadas através de símbolos:
Diagrama de circuito de
uma lanterna elétrica
Nesse circuito foram representadas simbolicamente, duas
células voltaicas (pilhas) ¾ formando uma bateria ¾, um interruptor e uma
lâmpada incandescente. As linhas no diagrama representam condutores metálicos
(fios) que conectam as partes entre si formando o circuito completo.
Um circuito elétrico é necessariamente um percurso fechado.
Na lanterna, o fechamento do interruptor completa o circuito, permitindo a
passagem da corrente elétrica.
Lanternas às vezes falham! Isso acontece quando as partes
metálicas do interruptor ou da lâmpada não entram efetivamente em contato
(devido à sujeiras ou ferrugens), quando a lâmpada "queima"
(interrupção em seu filamento) ou quando as pilhas "pifam" (esgotam
suas energias químicas armazenadas, popularmente, ficam 'descarregadas'). Em qualquer
um desses casos, o circuito estará incompleto.
Corrente
elétrica
Uma corrente elétrica é um fluxo ordenado de partículas
carregadas (partículas dotadas de carga elétrica). Em um fio de cobre, a
corrente elétrica é formada por minúsculas partículas dotadas de carga elétrica
negativa, denominadas elétrons -- eles são os portadores da carga elétrica.
No fio de cobre (ou de qualquer outro metal) os elétrons
naturalmente lá existentes vagueiam desordenadamente (têm sentidos de
movimentos aleatórios) até que, por alguma ordem externa, alguns deles passam a
caminhar ordenadamente (todos no mesmo sentido) constituindo a corrente
elétrica. A intensidade dessa corrente elétrica vai depender de quantos desses
portadores, em movimento bem organizado passam, por segundo, por um região
desse fio.
A corrente elétrica, num circuito, é representada pela letra
I e sua intensidade poderá ser expressa em ampères (símbolo A), em miliampères
(símbolo mA) ou outros submúltiplos tal qual o microampères (símbolo mA).
Um ampère (1 A) é uma intensidade de corrente elétrica que
indica a passagem de 6,2x1018 elétrons, a cada segundo, em qualquer seção do
fio. Esses 6,2x1018 elétrons (uma quantidade que escapa ao nosso pensamento)
transportam uma carga elétrica total cujo valor é de um coulomb (1 C).
'coulomb'(símbolo C) é a unidade com que se medem as quantidades de cargas
elétricas.
Se indicarmos a quantidade total de carga elétrica que passa
pela seção de um fio por Q (medida em coulombs) e o intervalo de tempo que ela
leva para passar por essa seção por Dt (medido em segundos), a intensidade de
corrente elétrica I (medida em ampères) será calculada por:
I = Q : DT
CONVERSÕES
1 A = 1
000 mA = 1 000 000 mA Þ 1 A = 103 mA = 106 mA
1 mA = 1/1
000 A = 1 000 mA Þ 1 mA = 10-3 A = 103 mA
1 mA = 1/1
000 000 A = 1/1000 mA Þ 1 mA = 10-6 A = 10-3 mA
Ligação em
serie
Circuito série: é aquele culos elementos são ligados um após
outro, sendo que um elemento depende do outro e constitue uma malha elétrica.
Esse circuito recebe o nome de dependente, porque se um dos elementos for
interrompido os demais deixarão de funcionar; isto porque ele se compõe de um
só ramo, ou seja, um só caminho para a passagem da corrente.
 |
Circuito Paralelo
Circuito paralelo: é aquele em que seus elementos são colocados um independente do outro. Isto quer dizer que,
se um elemento qualquer deixar de funcionar, não perturbará o funcionamento dos
demais.
É conhecido como um circuito paralelo um
circuito composto exclusivamente por componentes elétricos oueletrônicos conectados em paralelo (de conexão em paralelo, que é o mesmo que associação em paralelo ou ligação em paralelo). É uma das formas básicas de se conectar
componentes eletrônicos. A nomeação descreve o método como os componentes são
conectados.
Como demonstração,
consideremos um circuito simples
consistindo de duas lâmpadas e uma bateria de
9 V. Na ligação paralela, os
terminais positivos das lâmpadas são ligados ao teminal positivo da bateria, e
os terminais negativos das lâmpadas são ligados ao negativo da bateria, sendo
esta ligação diferente da ligação série.
As grandezas que podem ser medidas neste circuito
são R, a resistência elétrica (medida em ohms (Ω)); I, a corrente elétrica (medida emampères (A), ou coulombs por segundo);
e V, a tensão elétrica, (medida em volts (V), ou joules por coulomb).
A tensão é
a mesma através de qualquer um dos componentes que estejam conectados em
paralelo.
Para encontrar a
corrente total, I, podemos utilizar a Lei de Ohm em cada malha, e então somar todas as
correntes. (Veja Leis de Kirchhoffpara
uma explicação detalhada deste fenômeno). Fatorando a voltagem, que é a mesma
sobre todos os componentes, nós temos:
que
é o mesmo que 
.
CONCLUSÃO
Depois de algumas
investigações cientificas sobre o Esquema de um Circuito Eléctrico concluímos
que; Um circuito elétrico é um conjunto de
aparelhos interligados eletricamente de forma apropriada. É constituído, pelo
menos, por um gerador elétrico, que fornece a energia, por uma carga (ou
recetor), que recebe energia e por condutores elétricos que interligam os
aparelhos.
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