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CAPÍTULO 2
CIRCUITOS ELÉTRICOS: LEIS FUNDAMENTAIS E
CONCEITOS BÁSICOS
2.1 TERMINOLOGIA EMPREGADA
Um circuito elétrico resulta da interligação de elementos de forma a orientar o fluxo de energia para obter um efeito específico (como limitar a corrente em um dispositivo ou ligar um equipamento elétrico). Na Fig. 2.1a é mostrado um circuito que envolve uma lâmpada e um motor elétrico de CC; este circuito real pode ser representado através de um esquema, mostrado na Figura 2.1b.
(a) (b) Figura 2.1 – Circuito elétrico: (a) visão real; (b) esquema representativo.
A seguir, são definidos alguns termos usados na análise de circuitos elétricos:
- Nó : ponto de conexão entre dois ou mais elementos que compõe um circuito; na Figura 2.1, os pontos a e b representam nós que conectam 3 elementos cada um (chamados nós efetivos ), enquanto que os pontos m e n são nós que conectam dois elementos (nós passivos ).
- Ramo : trecho do circuito compreendido entre dois nós efetivos. No circuito da Figura 2.1b há três ramos, todos delimitados pelos nós efetivos a e b : um com a fonte de 12 V, o segundo com a chave 1 e a lâmpada L e o último com a chave 2 e o motor M.
- Laço : qualquer percurso fechado de um circuito. Existem 3 laços no circuito da Figura 2.1b: um externo (contendo a fonte, a chave 1 e o motor) e dois "internos" (o primeiro com a fonte, a chave 1 e a lâmpada e o outro com as duas chaves, a lâmpada e o motor).
- Malha é um percurso fechado (laço) que não tem qualquer internamente, como é o caso dos dois percursos "internos" descritos anteriormente.
A Figura 2.2 mostra um circuito hipotético contendo 6 elementos. Apesar de ter 6 pontos de conexão ( a, b, c, d, e e f ) este circuito tem somente 4 nós: os pontos b e e estão ligados entre si, sem que haja qualquer elemento entre eles, configurando um único nó; o mesmo se dá com os pontos d e f. Assim, os nós desse circuito são a, b, c e d. É costume expressar-se as tensões através da chamada notação de subíndice duplo , na qual se podem substituir os sinais + e – indicativos da polaridade por um subíndice que explicita os dois nós entre os quais se está verificando a tensão: a primeira letra (ou número) representa o nó com polaridade positiva.
Figura 2.2 – Circuito hipotético.
2.2 LEIS DE KIRCHOFF
O estudo de Eletrotécnica está fortemente ancorado em duas leis enunciadas pelo alemão Georg Kirchoff, há mais de 3 séculos atrás.
a) Lei das Correntes (LCK) A soma das correntes que chegam a um nó é igual à soma das correntes que dele saem. Se adotarmos um sinal para as correntes que chegam ao nó e o sinal oposto para as correntes que dele saem, a Lei das Correntes de Kirchoff pode ser dada por uma soma algébrica, isto é:
∑ iNÓ =^0 (2.1)
Por exemplo, no circuito da Figura 2.2, a LCK aplicada ao nó b resulta em: i 1 - i 2 - i 3 - i 4 = 0. b) Lei das Tensões (LTK) A soma algébrica das tensões ao longo de um laço de circuito é igual a zero. Matematicamente esta lei pode ser expressa pela equação
∑ u^ LAÇO =^0 (2.2)
Para aplicar essa lei a um determinado percurso, escolhe-se um sentido para este (horário ou anti-horário); ao se "entrar" num elemento por seu pólo positivo, soma-se a tensão sobre o mesmo, caso contrário subtrai-se esta tensão.
Figura 2.4 – Associação de elementos em paralelo: (a) associação genérica; (b) exemplo de instalação residencial.
Usa-se a associação em paralelo para interligar os equipamentos nas instalações elétricas residenciais e industriais (Figura 2.4b), já que possibilita a alimentação de todos eles com a tensão da rede elétrica, além de permitir a inserção ou retirada de uma carga sem interferir no funcionamento das demais.
