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Neste documento, aprenda sobre análise nodal em circuitos elétricos, aplicação da ponte de wheatstone para medir resistências desconhecidas e transformações de fontes para simplificar circuitos. Ensaie suas habilidades com os passos práticos fornecidos.
Tipologia: Notas de estudo
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1.1. Um dos métodos que podem ser utilizados para análise de circuitos é conhecido como análise nodal ou método dos nós; 1.2. É um método para se determinar a tensão, ou diferença de potencial, entre "nós" (pontos onde os elementos ou ramos se ligam) em um circuito elétrico; 1.3. Passos para efetuar a Análise: Determine um nó como referência; Atribua a nomenclatura para os nós restantes; Aplique a LKC a cada um destes nós restantes; Resolva as equações.
2.1. É um circuito elétrico utilizado para medir uma resistência desconhecida, normalmente com valor próximo às outras resistências do circuito. Pode ser utilizado também para se medir duas resistências que variam de maneira espelhada, enquanto uma aumenta seu valor, a outra diminui o seu valor de forma proporcional; 2.2. Seu inventor foi Charles Wheatstone, cientista inglês do século XIX, que fez várias contribuições para o estudo de circuitos elétricos e também inventou, entre outros dispositivos, o estereoscópio (um dispositivo para mostrar imagens tridimensionais) e uma técnica de encriptação ( Playfair cipher , utilizada na primeira e segunda Guerra Mundial). Sua foto está em destaque no artigo. Publicou diversos artigos científicos e a maioria de seus papers é relevante até os dias atuais. Os circuitos desenvolvidos por Wheatstone com resistências em paralelo e em ponte, em série ou em paralelo com equipamentos, são a base dos medidores-testadores multirange modernos. Atualmente
os multímetros, amperímetros e ohmímetros digitais possuem formas diferentes de medição, mas os conceitos apresentados e desenvolvidos por Wheatstone foram base dos princípios de medição de precisão de circuitos elétricos por um século e meio. Além disso, podemos utilizar o circuito de ponte de Wheatstone para se medir temperatura, com a utilização de um sensor que varia a resistência conforme a temperatura. Células de carga são outros exemplos que se utilizam do mesmo circuito para que se faça a medida facilmente utilizando amplificadores de instrumentação.
A transformação de fontes nos fornece um método de simplificação do circuito, substituindo um circuito equivalente formado uma fonte e um resistor por outra fonte e um resistor; 3.1. Podemos transformar: A fonte de corrente I em paralelo com a resistência R; Na fonte de tensão V=RI em série com a resistência R.
3.2. Também podemos fazer o inverso, transformar: A fonte de tensão V em série com a resistência R; Na fonte de corrente I=V/R em paralelo com a resistência R.
Sendo válidas estas duas afirmações, ambos os circuitos são equivalentes, ou seja, podemos transformar um no outro e depois reverter a transformação.
O princípio por trás da técnica da superposição é a propriedade aditiva das funções lineares. Com efeito, num dado circuito com duas ou mais fontes de corrente ou tensão independentes, um dado valor de uma grandeza é resultado das contribuições independentes de cada fonte de tensão ou corrente sozinhas, sem que as outras estejam presentes no circuito. Ou seja, pode-se tomar uma única fonte de tensão ou corrente e eliminar as demais (substituindo fontes de tensão por um curto-circuito e fontes de corrente por um circuito aberto), calculando a grandeza desejada. Repete-se o processo com cada fonte independente de tensão ou corrente e, ao final, soma-se os valores encontrados.