27 Circuitos

CAPÍTULO 27

Circuitos

27-1 CIRCUITOS DE UMA MALHA

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

27.01 Conhecer a relação entre a força eletromotriz e o trabalho realizado.

27.02 Conhecer a relação entre a força eletromotriz, a corrente e a potência de uma fonte ideal.

27.03 Desenhar o diagrama esquemático de um circuito de uma malha com uma fonte e três

resistores.

27.04 Usar a regra das malhas para escrever uma equação para as diferenças de potencial dos

elementos de um circuito ao longo de uma malha fechada.

27.05 Conhecer a relação entre a resistência e a diferença de potencial entre os terminais de um

resistor (regra das resistências).

27.06 Conhecer a relação entre a força eletromotriz e a diferença de potencial entre os terminais de

uma fonte (regra das fontes).

27.07 Saber que resistores em série são atravessados pela mesma corrente, que também é a mesma do

resistor equivalente.

27.08 Calcular o resistor equivalente de resistores em série.

27.09 Saber que a diferença de potencial entre as extremidades de um conjunto de resistores em série

é a soma das diferenças de potencial entre os terminais dos resistores.

27.10 Calcular a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito.

27.11 Conhecer a diferença entre uma fonte real e uma fonte ideal e substituir, no diagrama de um

circuito, uma fonte real por uma fonte real em série com uma resistência.

27.12 Calcular a diferença de potencial entre os terminais de uma fonte real para os dois sentidos

possíveis da corrente no circuito.

27.13 Saber o que significa aterrar um circuito, e representar esse aterramento em um diagrama

esquemático.

27.14 Saber que aterrar um circuito não afeta a corrente do circuito.

27.15 Calcular a taxa de dissipação de energia de uma fonte real.

27.16 Calcular a potência fornecida ou recebida por uma fonte.

Ideias-Chave

• Uma fonte de tensão realiza trabalho sobre cargas elétricas para manter uma diferença de potencial entre os terminais. Se dW é o trabalho elementar que a fonte realiza para fazer com que uma carga elementar atravesse a fonte do terminal negativo para o terminal positivo da fonte, a força eletromotriz da fonte (trabalho por unidade de carga) é dada por

• Uma fonte ideal é uma fonte cuja resistência interna é zero. A diferença de potencial entre os terminais de uma fonte ideal é igual à força eletromotriz.

• As fontes reais possuem uma resistência interna diferente de zero. A diferença de potencial entre os terminais de uma fonte real é igual à força eletromotriz apenas se a corrente que atravessa a fonte for nula.

• A variação de potencial de um terminal para o outro de uma resistência R no sentido da corrente é dada por –iR, e a variação no sentido oposto é dada por +iR, em que i é a corrente (regra das resistências).

• A variação de potencial de um terminal para o outro de uma fonte ideal no sentido do terminal negativo para o terminal positivo é + , e a variação no sentido oposto é − (regra das fontes). • A lei de conservação da energia leva à regra das malhas: Regra das Malhas. A soma algébrica das variações de potencial encontradas ao longo de uma malha completa de um circuito é igual a zero.

A lei de conservação da carga leva à lei dos nós (Capítulo 26): Lei dos Nós. A soma das correntes que entram em um nó de um circuito é igual à soma das correntes que saem do nó.

• Quando uma fonte real de força eletromotriz e resistência interna r realiza trabalho sobre os portadores de carga da corrente i que atravessa a bateria, a taxa P com a qual a fonte transfere energia para os portadores de carga é dada por