CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
TECNOLOGIA EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
DISCIPLINA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS I
ATIVIDADE PRÁTICA CIRCUITOS ELÉTRICOS I
EDINEI DOS SANTOS
PROF. DR FELIPE NEVES
JOINVILLE - SC
2024
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Análise de Circuitos Elétricos: Lei de Ohm, Leis de Kirchhoff e Teorema de Thévenin, Trabalhos de Circuitos Elétricos
Este trabalho aborda a análise de circuitos elétricos, explorando os conceitos da lei de ohm, leis de kirchhoff e teorema de thévenin. Através de cálculos teóricos, simulações e experimentos práticos, o documento analisa diferentes associações de resistências (série, paralelo e mista), com foco na aplicação prática dos conceitos em circuitos elétricos.
Tipologia: Trabalhos
2024
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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
TECNOLOGIA EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
DISCIPLINA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS I
ATIVIDADE PRÁTICA CIRCUITOS ELÉTRICOS I
EDINEI DOS SANTOS
PROF. DR FELIPE NEVES
JOINVILLE - SC
SUMÁRIO
- 1 INTRODUCAO................................................................................................................. RESUMO....................................................................................................................................i
- 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA..........................................................................................
- 1.2 OBJETIVOS...................................................................................................................
- 1.2.1 Objetivo geral..........................................................................................................
- 1.2.2 Objetivos específicos..............................................................................................
- 2 METODOLOGIA.............................................................................................................
- 3 CONCLUSÕES...............................................................................................................
- 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................
RESUMO
Este trabalho tem como objetivo explorar as diferentes formas de obtenção de valores
de tensão e correntes elétricas por meio de cálculos teóricos, simulações e experimentos
práticos. Serão analisadas diversas associações de resistências (série, paralelo e mista), com
base nos princípios fundamentais da Lei de Ohm, do divisor de tensão, do divisor de corrente
e do Teorema de Thévenin.
Palavras-chave: Divisor de tensão, Divisor de correntes e Circuito paralelo, Lei de Ohm
Abstract: This work aims to explore the different ways of obtaining voltage and electric
current values through theoretical calculations, simulations and practical experiments. Various
resistance associations (series, parallel and mixed) will be analyzed, based on the fundamental
principles of Ohm's Law, voltage divider, current divider and Thévenin's Theorem.
Keywords: Voltage divider, Current divider and Parallel circuit, Ohm's Law.
i
1 INTRODUÇÃO
Os circuitos elétricos são a base de grande parte dos sistemas eletrônicos e elétricos
utilizados em diversas áreas da tecnologia e engenharia. Eles consistem em um conjunto de
componentes interligados, como resistores, capacitores, indutores, fontes de energia e outros
dispositivos, que permitem o fluxo controlado de corrente elétrica para realizar tarefas
específicas. A compreensão de circuitos elétricos envolve o estudo das propriedades de
corrente, tensão e resistência, além da aplicação de leis fundamentais como a Lei de Ohm, as
Leis de Kirchhoff e o Teorema de Thévenin. Esses conceitos permitem analisar e projetar
circuitos de maneira eficiente, identificando o comportamento dos componentes em diferentes
configurações, como em série, paralelo e mista. A análise de circuitos é essencial não apenas
para entender o funcionamento básico de sistemas elétricos, mas também para resolver
problemas práticos, otimizar o desempenho e garantir a segurança em aplicações reais. Com o
avanço das tecnologias, a habilidade de calcular, simular e realizar experimentos com
circuitos se tornou ainda mais importante, permitindo inovações em áreas como eletrônica,
telecomunicações, automação e energia.
1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Os circuitos são sistemas compostos por componentes elétricos conectados de modo a
permitir a circulação de corrente elétrica, gerando diferentes interações conforme a
configuração e a natureza dos componentes envolvidos.
- Cargas Elétricas e Corrente Elétrica
A carga elétrica é a propriedade básica da matéria que faz com que ela interaja
eletricamente. Segundo Sadiku (2007), “a corrente elétrica é o movimento de carga elétrica ao
longo de um condutor, sendo gerada por uma diferença de potencial aplicada nas
extremidades do condutor". A corrente elétrica (I) é medida em ampères (A) e corresponde à
quantidade de carga elétrica (Q) que se move por um condutor por unidade de tempo.
I=
Q
t
- Resistores: limitam a corrente elétrica e dissipam energia em forma de calor.
- Capacitores: armazenam energia na forma de campo elétrico e liberam essa energia
quando necessário.
- Indutores: armazenam energia em forma de campo magnético e resistem a mudanças na
corrente elétrica.
- Chaves: dispositivos que abrem e fecham o circuito, controlando o fluxo de corrente.
- Leis de Kirchhoff
As Leis de Kirchhoff, desenvolvidas por Gustav Kirchhoff em 1845, são essenciais para a
análise de circuitos elétricos complexos. Segundo Boylestad e Nashelsky (2016), “as leis de
Kirchhoff são baseadas nos princípios da conservação da energia e da carga”. Elas são
divididas em duas leis principais:
- Lei das Correntes de Kirchhoff (LCK): A soma das correntes que entram em um nó é
igual à soma das correntes que saem desse nó. Isso reflete a conservação da carga.
Ientrando
Isaindo
- Lei das Tensões de Kirchhoff (LTK): A soma algébrica das tensões em um circuito
fechado é igual a zero. Isso garante que a energia fornecida seja igual à energia dissipada.
V = 0
- Circuitos em Série e em Paralelo
Segundo Alexander e Sadiku (2013), “os componentes de um circuito podem ser
conectados de diferentes formas, sendo as mais comuns as configurações em série e paralelo”.
Os circuitos em série possuem uma única trajetória para a corrente, enquanto os circuitos em
paralelo dividem a corrente entre múltiplas trajetórias.
Em circuitos em série:
- A corrente é a mesma através de todos os componentes.
- A tensão total é a soma das tensões em cada componente.
Em circuitos em paralelo:
- A tensão é a mesma em todos os componentes.
- A corrente total é a soma das correntes em cada componente.
- Potência Elétrica
A potência elétrica é a taxa de transferência de energia elétrica em um circuito. De acordo
com Hughes (2017), "a potência elétrica consumida por um dispositivo é o produto da tensão
aplicada e da corrente que o atravessa". A fórmula básica para calcular a potência (P) é:
P = V. I
A potência é medida em watts (W) e indica a quantidade de energia consumida ou
dissipada por um componente do circuito.
1.2 OBJETIVOS
O objetivo desta atividade foi aplicar na prática o aprendizado teórico apresentado em
aula, abordando os conceitos da Lei de Ohm, das Leis de Kirchhoff e do Teorema de
Thévenin. A atividade consistiu na análise de circuitos elétricos, com a aplicação dos
princípios de divisor de correntes, divisor de tensões e na obtenção do equivalente de
Thévenin, permitindo uma compreensão mais aprofundada do comportamento dos circuitos e
da validação dos conceitos teóricos por meio de experimentos práticos.
2 METODOLOGIA
Através da prática, busca-se compreender o comportamento dos circuitos elétricos e
validar os resultados teóricos com simulações e medições experimentais, fornecendo uma
visão abrangente sobre o funcionamento e a análise de circuitos. A atividade prática realizada
explorou a aplicabilidade da Lei de Ohm, das Leis de Kirchhoff e do Teorema de Thévenin
em três diferentes experimentos. O primeiro experimento abordou o divisor de tensão em um
circuito série, no qual foi necessário avaliar as tensões e correntes em valores teóricos,
simulados e experimentais, para fontes de voltagens em 5v, 10v e 12volts; o segundo, o
divisor de correntes em um circuito paralelo, avaliando suas correntes em valores teóricos,
simulados e experimentais, empregando em todas as situações as voltagens em fontes de 5v,
10v e 12volts; e o terceiro utilizou a análise nodal para calcular correntes e tensões, obtendo o
equivalente de Thévenin. Em cada caso, foram comparados valores teóricos, simulados e
experimentais, analisando a variação percentual de erro. A atividade reforçou os princípios
fundamentais dos circuitos elétricos, destacando sua relevância para o estudo prático e
científico.
A) Cálculo do valor teórico de cada uma das tensões e corrente do circuito e a tabela:
Para realização do experimento o resistor R1 será de acordo com o RU, conforme proposto no
exercício. RU do aluno 4734772 = penúltimo digito *500 + último digito *
Como não havia para comprar um resistor de 3600 Ω, o resistor adotado para os cálculos foi
de 3900 Ω.
R1(VR1), R2(vr2), R3(VR3)
R1= 3900 Ω
R2= 2,2 kΩ
R3= 4,7 kΩ
5V
I=5V/10800= 0,00046A
VR1= R1 = 3900Ω x 0,00046A = 1,794V
VR2= R2 = 2200Ω x 0,00046A = 1,012V
VR3= R3 = 4700Ω x 0,00046A = 2,162V
10V
I=10V/10800= 0,00093A
VR1= R1 = 3900Ω x 0,00093A = 3,627V
VR2= R2 = 2200Ω x 0,00093A = 2,046V
VR3= R3 = 4700Ω x 0,00093A = 4,371V
12V
I=12V/10800= 0,00111A
VR1= R1 = 3900Ω x 0,00111A = 4,329V
VR2= R2 = 2200Ω x 0,00111A = 2,442V
VR3= R3 = 4700Ω x 0,00111A = 5,217V
Tabela 1 – Valores teóricos tensões e corrente do circuito
B) Calcule a potência dos resistores para cada condição da tabela:
P=I x V
5V
P1=1,794V x 0,00046A=0,00082W
P2= 1,012V x 0,00046A =0,00046W
Figura 1 - Valores simulados para 5V = VR1(V), VR2(V), VR3(V)
Figura 2 - Valores simulados para 10V = VR1(V), VR2(V), VR3(V)
Figura 3 - Valores simulados para 12V = VR1(V), VR2(V), VR3(V)
Tabela 3 – Valores simulados, tensões e corrente do circuito
D)Procedimentos experimentais:
Figura 4- Circuito montado
Figura 6- Valores experimentais para 12V
E) Calculo do erro experimental:
% 𝐸𝑟𝑟𝑜 = | ( 𝐼𝑇𝑒 𝑟𝑖𝑐𝑜ó − 𝐼𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙) / 𝐼𝑇𝑒 𝑟𝑖𝑐𝑜ó | 𝑥 100
5V
%Evr1=
x100= - 0,334%
%Evr2=
x100= - 2,766%
%Evr3=
x100= - 1,295%
%Ecorrente=
x100= - 1,74%
10V
%Evr1=
x100= 1,295%
%Evr2=
x100= - 1,173%
%Evr3=
x100=0,251%
%Ecorrente=
x100= - 0,32%
12V
%Evr1=
x100= 0,669%
%Evr2=
x100= - 1,965%
%Evr3=
x100= - 0,440%
%Ecorrente=
x100= - 0,90%
Tabela 5- Cálculo do erro experimental
F)
Justifique a diferença entre os valores experimentais e teóricos.
A variação dos valores experimentais em relação aos teóricos ocorre devido a fatores
como as tolerâncias dos resistores, já que os valores reais podem diferir dos valores nominais
indicados. Além disso, a calibração dos equipamentos utilizados nas medições, como
multímetros e fontes de alimentação, pode introduzir imprecisões. Outro aspecto a ser
considerado é o uso de aproximações nas casas decimais ao realizar os cálculos teóricos, o
que pode gerar pequenas discrepâncias entre os resultados teóricos e experimentais. Esses
fatores combinados contribuem para as variações nos valores obtidos.
Para realização do experimento o resistor R1 será de acordo com o RU, conforme
proposto no exercício. RU do aluno 4734772 = penúltimo digito *500 + último digito *
Como não havia para comprar um resistor de 3600 Ω, o resistor adotado para os cálculos foi
de 3900 Ω.
R1(VR1), R2(vr2), R3(VR3)
5V
PR1=5V x 0,00128A=0,0064W
PR2= 5V x 0,00227A =0,0113W
PR3= 5V x 0,00106A=0,0053W
Pfonte=PR1 + PR2 + PR3=0,0064 + 0,0113 + 0,0053= 0,023W
10V
PR1=10V x 0,0025A=0,025W
PR2= 10V x 0,0045A =0,045W
PR3= 10V x 0,0021A=0,021W
Pfonte=PR1 + PR2 + PR3=0,025 + 0,045 + 0,021=0,091W
12V
P1=12V x 0,0030A=0,036W
P2= 12V x 0,0054A =0,0648W
P3= 12V x 0,0026A=0,03W
Pfonte=PR1 + PR2 + PR3=0,036 + 0,0648 + 0,03=0,1308W
Tabela 7- Valores teóricos de potência
C) Utilizando o simulador, simule o circuito modificando os parâmetros de tensão da fonte e
preencha a tabela
Figura 7- Valores simulados para 5V
Figura 8-
Valores
simulados
para 10 V