Princípios da Conservação de Energia e Carga em Circuitos Elétricos

Princípio da Conservação da Energia

O princípio da conservação da energia é aplicado aos circuitos através da lei de malha. Conecte um circuito em série de três resistores e verifique se a soma das tensões (medidas em cada ponto) coincide com a tensão nos terminais da fonte. A soma algébrica de todas as diferenças de potencial ao longo de um caminho fechado (malha) no circuito é zero. Ou seja, o somatório ΔV = 0 para um percurso fechado.

Este teorema é apenas uma forma particular de afirmar o princípio da conservação de energia em circuitos elétricos, que pode ser explicado a partir da diferença de potencial, definida em termos de trabalho e energia.

Princípio da Conservação da Carga Elétrica

O princípio da conservação da carga elétrica é expresso através da lei de nós. Um nó é um ponto onde o circuito é dividido em ramos, mas pode ser considerado como um nó em qualquer ponto que tenha pelo menos um condutor que entre e pelo menos um que saia. Em qualquer nó, a soma algébrica das correntes deve ser zero. Este teorema, também conhecido como KCL, é simplesmente a afirmação do princípio da conservação da carga: I₁ - I₂ - I₃ = 0.

Curvas Características dos Elementos Passivos

As características de um elemento são dadas pela função intensidade = f(tensão). Para obter o mesmo elemento, ele é submetido a tensões de diferentes intensidades, registrando os valores que o atravessam e construindo o conjunto de valores V/I para graficar.

Um dispositivo diodo é um semicondutor que permite a passagem de corrente elétrica em uma única direção, semelhante a um interruptor. Em termos simples, a característica de um diodo (IV) consiste em duas regiões: abaixo de uma certa diferença de potencial, ele se comporta como um circuito aberto (sem corrente), e acima dela, como um circuito fechado com uma resistência elétrica muito pequena.

Ele é chamado de resistor de resistência ou de componentes eletrônicos projetados para introduzir uma resistência elétrica entre dois pontos específicos em um circuito. Em outros casos, como ferros, aquecedores, etc., a resistência térmica é usada para produzir o efeito Joule.

Lei de Ohm

A intensidade da corrente elétrica que passa através de um condutor em um circuito é diretamente proporcional à diferença de potencial aplicada às suas extremidades e inversamente proporcional à resistência do condutor. Matematicamente, essa lei é expressa da seguinte forma:

• I = V / R
• V = IR

onde:

• V: é a diferença de potencial aplicada ao fio (em volts)
• R: é a resistência do condutor (em ohms)
• I: é a quantidade de corrente que flui através do condutor (em ampères)

Resolvendo para a resistência na expressão matemática da lei de Ohm, temos:

R = V / I

Com base na lei de Ohm, define-se a unidade de resistência elétrica da seguinte forma: a resistência de um condutor é de 1 ohm se uma corrente de 1 ampère flui quando segurando uma diferença de potencial de 1 volt através da resistência:

R (Ohm) = V (em volts) / I (em ampères), que é 1 ohm = V / A.

Deve-se notar que a lei de Ohm tem algumas limitações, tais como:

1. Pode ser aplicada a metais, mas não a carvão ou a materiais utilizados em transistores.
2. Quando usada, deve-se lembrar que a resistência muda com a temperatura, pois todos os materiais são aquecidos pela passagem de corrente.
3. Alguns materiais conduzem melhor em uma direção do que em outra.