Regras de Kirchhoff: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Introdução:

Sabemos que a resistência equivalente única (RT) pode ser encontrada quando dois ou mais resistores são conectados juntos em qualquer série se o mesmo valor de corrente flui através de todos os componentes., Em paralelo se eles têm a mesma tensão aplicada entre eles. ou combinações de ambos, e que esses circuitos obedecem à Lei de Ohm. No entanto, às vezes em circuitos complexos, como pontes ou redes T, não podemos simplesmente usar a Lei de Ohm sozinha para encontrar as tensões ou correntes que circulam dentro do circuito, como na figura (1).

Para esses tipos de cálculos, precisamos de certas regras que nos permitem obter as equações do circuito e para isso podemos usar a Lei do Circuito de Kirchhoff. [1]

Etapa 1: Definição Comum em Análise de Circuito:

Antes de entrarmos nas regras de Kirchhoff. primeiro definiremos coisas básicas na análise de circuitos que serão usadas na aplicação das regras de Kirchhoff.

1-Circuito - um circuito é um caminho condutor de circuito fechado no qual uma corrente elétrica flui.

2-Path - uma única linha de elementos ou fontes de conexão.

3-Node - um nó é uma junção, conexão ou terminal dentro de um circuito onde dois ou mais elementos de circuito são conectados ou unidos, dando um ponto de conexão entre dois ou mais ramos. Um nó é indicado por um ponto.

4-Ramificação - uma ramificação é um único ou grupo de componentes, como resistores ou uma fonte que são conectados entre dois nós.

5-Loop - um loop é um caminho simples fechado em um circuito no qual nenhum elemento de circuito ou nó é encontrado mais de uma vez.

6-Mesh - uma malha é um único caminho em série de loop fechado que não contém nenhum outro caminho. Não há loops dentro de uma malha.

Etapa 2: as duas regras de Kirchhoff:

Em 1845, um físico alemão, Gustav Kirchhoff, desenvolveu um par ou conjunto de regras ou leis que tratam da conservação de corrente e energia dentro de circuitos elétricos. Essas duas regras são comumente conhecidas como Leis do Circuito de Kirchhoff, com uma das leis de Kirchhoff lidando com a corrente fluindo em um circuito fechado, a Lei da Tensão de Kirchhoff (KCL), enquanto a outra lei trata das fontes de tensão presentes em um circuito fechado, a Lei da Tensão de Kirchhoff, (KVL).

Etapa 3: Aplicando as regras de Kirchhoff:

Usaremos este circuito para aplicar KCL e KVL da seguinte forma:

1-Divida o circuito em vários loops.

2-Defina a direção das correntes usando KCL. Defina a direção de 2 correntes como você deseja e, em seguida, use-as para obter a direção da terceira como a seguir na figura (4).

Usando a Lei Atual de Kirchhoff, nó A do KCLAt: I1 + I2 = I3

No nó B: I3 = I1 + I2 usando a lei de tensão de Kirchhoff, KVL

as equações são dadas como: Loop 1 é dado como: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

Loop 2 é dado como: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

Loop 3 é dado como: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

Como I3 é a soma de I1 + I2, podemos reescrever as equações como; Eq. Nº 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 Eq. Nº 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Agora temos duas "Equações simultâneas" que podem ser reduzidas para nos dar os valores de I1 e I2. A substituição de I1 em termos de I2 nos dá

o valor de I1 como -0,143 Amps A substituição de I2 em termos de I1 nos dá o valor de I2 como +0,429 Amps

Como: I3 = I1 + I2 A corrente fluindo no resistor R3 é dada como: I3 = -0,143 + 0,429 = 0,286 Amps

e a tensão através do resistor R3 é dada como: 0,286 x 40 = 11,44 volts

O sinal negativo para I1 significa que a direção do fluxo de corrente inicialmente escolhida estava errada, mas ainda assim válida. Na verdade, a bateria de 20 V está carregando a bateria de 10 V. [2]

Etapa 4: Esquema KiCAD do circuito:

Passos de abertura do kicad:

Etapa 5: Etapas do Desenho do Circuito no Kicad:

Etapa 6: Simulação Multisim do circuito:

Observação:

A regra de Kirchhoff pode ser aplicada para circuitos CA e CC, onde no caso de CA a resistência incluirá capacitor e bobina, não apenas resistência ôhmica.

Etapa 7: Referência:

[1]

[2]