Relatório - Introdução à Análise de Circuitos

RESUMO

Este experimento consiste em aplicar as Leis de Kirchhoff, utilizando os conceitos de Circuito Divisor de Tensão e Circuito Divisor de Corrente. Para isso foi utilizado materiais como resistores, fonte, multímetros para determinar tensão e corrente nos circuitos analisados. Na obtenção de dados do experimento foram montado circuitos em série e em paralelo. O objetivo com o circuito em série era verificar a lei dos nós de Kirchhoff. E Com a montagem dos circuitos em paralelo verificar a lei das malhas. Com os dados coletados, foi possível comparar os resultados obtidos experimentalmente com os resultados calculados.

Palavras-chave: Leis de Kirchhoff. Circuitos elétricos. Lei dos nós. Lei das malhas.

SUMÁRIO

1 OBJETIVOS .......................................................................................................................4

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.....................................................................................5

2.1 Lei de Kirchhoff para tensões............................................................................................5

2.2 Lei de Kirchhoff para correntes........................................................................................6

3 MATERIAIS UTILIZADOS ............................................................................................7

4 PROCEDIMENTO METODOLÓGICO ........................................................................8

5 RESULTADO E DISCUSSÃO .......................................................................................11

6 CONCLUSÃO ..................................................................................................................13

REFERÊNCIAS ...............................................................................................................14

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1 OBJETIVOS

A realização deste experimento tem como objetivos:

• Verificar experimentalmente as Leis de Kirchhoff;

• Aplicar os conceitos de Circuito Divisor de Tensão e Circuito Divisor de Corrente.

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2 FUNDAMENTÇÃO TEÓRICA

Em 1847, Gustav Robert Kirchhoff, formulou duas leis muito importantes para o entendimento de análise de circuitos elétricos. As leis são conhecidas como Lei de Kirchhoff para tensões e Lei de Kirchhoff para correntes, sendo que essas leis são uma consequência da lei de conservação da carga e da lei da conservação da energia.

2.1 Lei de Kirchhoff para tensões

Esta lei diz respeito que “a soma algébrica das tensões ao longo de uma malha em qualquer instante é zero” (DORF, SVOBODA, 2016, p.55). Para entender-se melhor esta lei, define-se malha como um caminho fechado em um circuito que não passa mais de uma vez por um nó intermediário.

Figura 1 – Malhas de um circuito

Fonte: https://www.todamateria.com.br/leis-de-kirchhoff/

A expressão citada acima, “soma algébrica”, significa que devem-se levar em conta a polaridade das tensões ao somar as tensões dos componentes que formam uma malha. Pode-se fazer isso percorrendo a malha no sentido horário e observar as polaridades das tensões dos componentes. Usam-se sinal positivo para a tensão que passa pelo terminal positivo (+) do componente antes de passar pelo terminal negativo (-) e usam-se sinal negativo quando passa pelo terminal negativo antes de passar pelo terminal positivo.

Usando-se a malha acima com exemplo, tem-se que ε1 é positivo, pois ao percorrer o circuito no sentido horário chegamos pelo polo positivo, R1.i1 é positivo, pois estamos percorrendo o circuito no mesmo sentido que definimos o sentido de i1, R2.i2 é negativo, pois estamos percorrendo o circuito no sentido contrário que definimos para o sentido de i2, ε2 é negativo, pois ao percorrer o circuito no sentido horário, chegamos pelo polo negativo, R3.i1 é

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positivo, pois estamos percorrendo o circuito no mesmo sentido que definimos o sentido de i1, R4.i1 é positivo, pois estamos percorrendo o circuito no mesmo sentido que definimos o sentido de i1.

Sendo assim, a equação que representa essa malha, considerando cada sinal dos componentes, tem-se:

ε1 + R1.i1 - R2.i2 - ε2 + R3.i1 + R4.i1 = 0

2.2 Lei de Kirchhoff para correntes

Esta lei diz respeito que, “a soma algébrica das correntes que entram e saem de uma região, sistema ou nó é igual a zero” (BOYLESTAD, 2012, p. 171). Sendo os nós os pontos de ligação entre um componente e outro. Desta forma, a expressão “soma algébrica” significa que devem-se levar em conta o sentido das correntes ao somar as correntes dos componentes ligados a um mesmo nó. Com isso, usam-se o sinal positivo se o sentido da corrente é para fora do nó e o sinal negativo se o sentido da corrente é para dentro do nó.

Figura 2 – Nó em um circuito

Fonte: https://www.todamateria.com.br/leis-de-kirchhoff/

Considerando como exemplo a figura acima, tem-se que, i1 e i2 estão chegando ao nó, e as correntes i3 e i4 estão saindo, logo:

i1 + i2 = i3 + i4

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3 MATERIAIS UTILIZADOS

Os matérias utilizados para a realização do experimentos são:

• 1 protoboard;

• Multímetro;

• 5 resistores (3 de mesmo valor e 2 de valores diferentes);

• Fonte de tensão ajustável em corrente contínua (CC);

• Fios condutores;

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3 PROCEDIMENTO METODOLÓGICO

Para realização do experimento, primeiramente utilizou-se do código de cores e do multímetro, na função ohmímetro, para medir os valores das resistências. Com os dados dos resistores, montou-se