Eletricidade dinâmica: discussão de material completa + problema de exemplo

Eletricidade dinâmica é um fluxo de partículas carregadas na forma de uma corrente elétrica que pode produzir energia elétrica.

A eletricidade pode fluir de um ponto de maior potencial para um ponto de menor potencial se os dois pontos estiverem conectados em um circuito fechado.

A corrente elétrica vem do fluxo de elétrons que fluem continuamente do pólo negativo para o positivo, do alto potencial para o baixo potencial da fonte da diferença de potencial (voltagem).

Para mais detalhes, considere a seguinte imagem:

O quadro acima é dito ser um mais elevado do que o mais berpontensial B . Uma corrente elétrica ocorre de A a B, isso é devido ao esforço de equilíbrio potencial entre A e B.

Na análise de circuitos elétricos dinâmicos, devem ser considerados os componentes do circuito, como fontes de energia e resistência, disposição do circuito e as leis que se aplicam ao circuito.

Resistência elétrica

A resistência (R) é um componente que funciona para regular a quantidade de corrente elétrica que flui pelo circuito.

A quantidade do resistor é chamada de resistência, que tem unidades de Ohms (Ω). O instrumento de medição usado para medir a resistência é um ohmímetro.

Cada material possui um valor de resistência diferente. Com base nas propriedades de resistividade de um material, um material é dividido em três, a saber

O condutor tem uma pequena resistência, por isso pode conduzir bem a eletricidade. Por exemplo, materiais metálicos como ferro, cobre, alumínio e prata.
Os isolantes têm grande resistência, por isso não conduzem eletricidade. Por exemplo, madeira e plástico.
Enquanto isso, semicondutores são materiais que podem atuar como condutores, bem como isolantes. Por exemplo, carbono, silício e germânio.

Pelas propriedades desses materiais, que muitas vezes é usado como uma barreira condutora, é um condutor.

O valor da resistência do material condutor é proporcional ao comprimento do fio (l) e é inversamente proporcional à área da seção transversal do fio (A). Matematicamente, pode ser formulado da seguinte forma:

Onde está o tipo de resistência, L é o comprimento do condutor e A é a seção transversal do condutor.

Fórmulas Elétricas Dinâmicas

Fórmula de corrente elétrica forte (I)

A corrente elétrica ocorre quando há uma transferência de elétrons conforme descrito acima. Ambos os objetos são carregados, se conectados a um condutor irá produzir uma corrente elétrica.

A corrente elétrica é simbolizada pela letra I , tem unidades de Ampére (A) , então a fórmula para a força da corrente na eletricidade dinâmica é:

I = Q / t

Em formação:

I = corrente elétrica (A)
Q = a quantidade de carga elétrica (Coulomb)
t = intervalo (s) de tempo

Fórmulas para diferentes potenciais ou fontes de tensão (V)

Com base na descrição acima, a corrente elétrica tem uma definição do número de elétrons que se movem em um determinado tempo.

A diferença de potencial causará a transferência de elétrons, a quantidade de energia elétrica necessária para fluir cada carga elétrica da extremidade do condutor é chamada de tensão elétrica ou diferença de potencial .

A fonte de tensão ou diferença de potencial tem o símbolo V , em unidades de Volts . Matematicamente, a fórmula para a diferença de potencial elétrico dinâmico é:

V = W / Q

Em formação:

V = diferença de potencial ou tensão da fonte de alimentação (Volt)
W = energia (Joule)
Q = carga (Coulomb)

Fórmula de resistência elétrica (R)

A resistência ou resistor simbolizado por R , em ohms, tem a fórmula:

R = ρ. l / A

Em formação:

R = resistência elétrica (ohms)
ρ = resistência específica (ohm.mm2 / m)
A = área da seção transversal do fio (m2)

Fórmula da Lei de Ohm (Ω).

A lei de Ohm é uma lei que afirma que a diferença de voltagem no condutor será proporcional à corrente que passa por ele.

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A lei de Ohm conecta a força da corrente elétrica, a diferença de potencial e a resistência. Com a fórmula:

I = V / R ou R = V / I, ou V = I. R

Em formação:

I = corrente elétrica (A)
V = diferença no potencial ou tensão da fonte de alimentação (Volt)
R = resistência elétrica (ohms)

Para tornar mais fácil lembrar esta fórmula, a relação das três variáveis pode ser descrita pelo seguinte triângulo:

Lei do circuito de Kirchoff

A lei do circuito de Kirchoff é uma lei que estabelece os fenômenos de correntes e tensões em um circuito elétrico. A Lei do Circuito 1 de Kirchoff trata do fluxo de corrente até o ponto do circuito e a Lei do Circuito de Kirchoff 2 trata das diferenças de tensão.

Lei Circuito de Kirchoff 1

O som da lei do circuito Kirchoff 1 é "Em qualquer ponto de ramificação de um circuito elétrico, a quantidade de corrente que entra naquele ponto é igual à quantidade de corrente que sai daquele ponto ou a quantidade total de corrente em um ponto é 0"

Matematicamente, a lei 1 de Kirchoff é expressa pela seguinte equação:

O valor da vazão recebe um sinal negativo, enquanto o valor da entrada recebe um sinal positivo.

Mais detalhes, veja a seguinte imagem:

A imagem acima mostra a aplicação Kirchoff 1 na análise de circuitos elétricos, onde a quantidade de correntes de entrada i ₂ e i ₃ será igual à soma das saídas i ₁ e i ₄ .

Lei do circuito 2 de Kirchoff

O som da lei do circuito de Kirchoff 2 é "A soma direcional (olhando para a orientação dos sinais positivos e negativos) da diferença de potencial elétrico (voltagem) em torno de um circuito fechado é igual a 0, ou mais simplesmente, a soma da força eletromotriz em um ambiente fechado é equivalente ao número de diminuições. potencial nesse círculo "

Matematicamente, a Lei de Kirchoff 2 é expressa pela seguinte equação:

Análise Dinâmica de Circuito Elétrico

Na análise de circuitos elétricos dinâmicos, existem vários termos importantes que devem ser considerados, a saber:

Ciclo

Um loop é um ciclo fechado que possui um ponto inicial e um ponto final no mesmo componente. Em um loop, há apenas uma corrente elétrica fluindo, e o valor da diferença de potencial nos componentes elétricos do loop pode ser diferente.

Junção

Junção ou nó é o ponto de encontro entre dois ou mais componentes elétricos. O nó se torna um ponto de encontro para correntes elétricas de diferentes magnitudes e em cada nó a Lei de Kirchoff 1 será aplicada

A análise de circuitos elétricos dinâmicos começa pela identificação dos loops e junções no circuito. Para analisar loops, a Lei 2 de Kirchoff pode ser usada, e para analisar junções ou nós, a Lei 1 de Kirchoff é usada

A direção do loop pode ser determinada independentemente, mas geralmente a direção do loop está na direção da corrente da fonte de tensão que é mais dominante no circuito. A corrente tem sinal positivo se estiver na mesma direção do loop e sinal negativo se estiver na direção oposta do loop.

No componente com EMF, é positivo se o pólo positivo for encontrado para o loop e vice-versa é negativo se o pólo negativo for encontrado no loop primeiro.

Um exemplo de uma análise de circuito elétrico pode ser feito com a seguinte figura:

Em formação:

I ₃ é a corrente do ponto A ao B.

Loop 1

Uma fonte de tensão de 10 V (V1) que tem um GGL negativo porque o pólo negativo é encontrado primeiro
A corrente I1 está na direção do loop e a corrente I3 está na direção do loop
Há um componente R1 que flui com a corrente I1
Há um componente R2 que flui com a corrente I3
Equação de Kirchoff 2 no Loop 1:

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Loop 2

Fonte de tensão de 5 V (V2) que tem um EMF positivo porque o pólo positivo é encontrado primeiro
A corrente I2 está na direção do loop, e a corrente I3 está na direção do loop
Há um componente R2 que flui com a corrente I3
Há um componente R3 que é energizado pela corrente I2
Equação de Kirchoff 2 no Loop 2:

Nó A

Há uma irrupção I1
Existem saídas I2 e I3
Equação 1 de Kirchoff no Nó A:

Exemplos de problemas elétricos dinâmicos

Problema 1:

Olhe para a foto abaixo!

Qual é o fluxo de corrente elétrica contido na resistência R2?

Discussão

Você sabe: R1 = 1 Ω; R2 = 3 Ω; R3 = 9 Ω; V = 8 V

Perguntado: I2 =?

Responda:

Este exemplo de problemas dinâmicos de eletricidade pode ser resolvido encontrando primeiro o número total de resistências. Para fazer isso, você pode usar as etapas abaixo:

1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3

= (1/3) + (1/9)

= (3/9) + (1/9)

= 4/9

Rp = 9/4 Ω

Resistência total (Rt) = R1 + Rp

= 1 + 9/4

= 13/4 Ω

A próxima etapa é encontrar a corrente total com a lei de Ohm conforme abaixo:

I = V / Rt

= 8 / (13/4)

= 32/13 A.

A etapa final é calcular o fluxo de corrente em R2 com uma fórmula como a seguinte:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I

= (9 / (3 + 9)) x (32/13)

= (9/13) x (32/13)

= 1,7 A

Portanto, na resistência R2, há uma corrente elétrica fluindo em 1,7 A.

Problema 2:

A quantidade de cada resistor, que equivale a 3 em uma série, é 4 Ω, 5 Ω e 7 Ω. Depois, há uma bateria conectada em ambas as extremidades com um grande GGL de 6 Volt e uma resistência interna de 3/4 Ω. Calcular a tensão no circuito?