Introdução à física/Circuitos elétricos

Lei de Ohm

A lei de Ohm enuncia que: A intencidade da corrente eléctrica num circuito, é direitamente proporcional à tensão do circuito e inversamente proporcional à sua resistência eléctrica. A lei de Ohm descreve a relação entre Tensão, Resistência e Corrente.

$I=U\div R$

A voltagem é medida em Volts(V), a corrente em ampères(A)e a resistência em ohms(Ω)

Exemplo 1

Aqui temos um circuito com uma dada voltagem e resistência.

A corrente I será então dada por:

$I=U\div R$

Exemplo 2

Aqui temos um circuito com uma dada corrente e resistência.

A voltagem medida nos terminais da resistência R será então dada por:

$V=I\cdot R$

Leis de Kirchhoff

As leis de Kirchhoff são duas leis que descrevem a conservação de carga e conservação de energia num circuito elétrico. São de grande utilidade para deduzir as equações que descrevem um circuito elétrico. Ambas as regras podem ser obtidas a partir das Equações de Maxwell.

Lei das Correntes ou Lei dos Nós (Kirchhoff Current Law - KCL)

Num dado nó a soma das correntes que entram é igual a soma das correntes que saem:

$\sum I_{IN}=\sum I_{OUT}$

Exemplo 1

Neste circuito temos: $I_{1}+I_{2}=I_{3}$

Exemplo 2

Obtemos: $I_{1}+I_{2}+I_{5}=I_{3}+I_{5}$

Generalização

A fórmula anterior, pode ser sumarizada como: "A soma algébrica das correntes num dado nó de um circuito é nula."

$\sum _{k=1}^{N}I_{k}=0$

Aplicando esta formula aos dois exemplos anteriores, teríamos:

$I_{1}+I_{2}-I_{3}=0$

$I_{1}+I_{2}+I_{5}-I_{3}-I_{4}=0$

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Lei das tensões ou Lei das Malhas (Kirchhoff Voltage Law - KVL)

A soma das diferenças de potencial elétrico (d.d.p.) em um circuito fechado é nula:

$\sum _{k=1}^{N}U_{k}=0$

Divisor de tensão

O divisor de tensão ocorre sempre em que aparecem dois ou mais resistores em série. Neste caso, a tensão no nó entre os dois resistores se torna uma fração da tensão de entrada. Neste caso, voltagem $V_{out}$ será dada por:

$V_{out}={\frac {R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}V_{in}$