Circuitos

O que são Circuitos?
Introdução aos Circuitos Elétricos 
 Um circuito é um conjunto de componentes conectados que realizam uma função específica, como acender uma lâmpada ou ligar um motor. Eles são elementos fundamentais e formam toda a base da elétrica! 
 Para realizar análises de circuitos, é necessário dominar alguns pontos de extrema importância, como: 
 
 Lei de Ohm 
 Leis de Kirchhoff 
 
 A partir dessas leis fundamentais, conseguiremos determinar grandezas elétricas como: 
 
 Tensão 
 Corrente 
 Resistência 
 
 Vamos entender melhor ao decorrer deste capítulo!

Circuitos em Série
No circuito em série, os componentes estão conectados um após o outro , apresentando as seguintes características: 
 
 A corrente elétrica é a mesma em todos os pontos do circuito. 
 A tensão elétrica se divide entre os componentes, de acordo com suas resistências. 
 
 Utilizando a Lei de Ohm , podemos determinar a tensão em cada componente do circuito. 
 Resistência Total 
 A resistência total ( Rt ) em um circuito em série é obtida somando as resistências individuais: 
 $R_t = R_1 + R_2 + R_3$ 
 Onde: 
 
 Rt : Resistência total do circuito. 
 R1, R2, R3 : Resistências individuais dos componentes. 
 
 Exemplo 
 
 Figura 13: Representação de um circuito em série. 
 
 
 
 Fonte: UNESP

Circuitos em Paralelo
No circuito em paralelo, os componentes estão conectados lado a lado , apresentando as seguintes características: 
 
 A tensão elétrica é a mesma em todos os componentes. 
 A corrente elétrica se divide entre os ramos do circuito. 
 
 Resistência Total 
 A resistência total ( Rt ) em um circuito em paralelo é calculada com a seguinte fórmula: 
 $$\frac{1}{R_t} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$$ 
 Onde: 
 
 Rt : Resistência total do circuito. 
 R1, R2, R3 : Resistências individuais de cada ramo. 
 
 Exemplo 
 
 Figura 14: Representação de um circuito em paralelo. 
 
 
 
 Fonte: UNESP

Circuito Misto
Um circuito misto é uma combinação de circuitos em série e em paralelo . 
 Como Calcular a Resistência Equivalente 
 
 Resolva primeiro os componentes conectados em paralelo , utilizando a fórmula: 
 
 $$\frac{1}{R_t} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$$ 
 
 Depois, some a resistência equivalente dos componentes em paralelo com os resistores ligados em série: 
 
 $$R_t = R_1 + R_2 + R_3$$ 
 Exemplo 
 
 Figura 15: Representação de um circuito misto. 
 
 
 
 Fonte: IFSUL

Leis de Kirchhoff
Lei dos Nós 
 A Lei de Kirchhoff das Correntes (ou Nós) diz que a soma de todas as correntes fluindo para um nó é igual à soma das correntes saindo do nó. Aplica-se para circuitos em série, ou seja, a corrente é a mesma em todos os pontos. Na forma matemática, podemos escrever da seguinte maneira: 
 $$
\sum i_{\text{in}} = \sum i_{\text{out}}
$$ 
 No nosso cotidiano, um exemplo prático da aplicação da Lei dos Nós de Kirchhoff pode ser observado em uma régua de tomadas. Imagine que você conecte dois equipamentos nessa régua: um deles consome 3 A e o outro consome 2 A . Nesse caso, a soma das correntes consumidas pelos dois equipamentos será 5 A . De acordo com a Lei dos Nós , a corrente que chega da rede elétrica à régua ( 5 A ) será exatamente igual à soma das correntes que saem para alimentar os equipamentos conectados, garantindo o equilíbrio do sistema. 
 
 Lei das Malhas 
 A Lei de Kirchhoff das Malhas diz que a soma das tensões em torno de uma malha fechada é zero . Isso aplica-se para circuitos em paralelo. Na forma matemática, podemos escrever da seguinte maneira: 
 $$
\sum V_n = 0
$$ 
 Onde, n são todas as tensões presentes em todos os elementos da malha. Para encontrar o valor de cada queda de tensão, você deverá aplicar a Lei de Ohm em cada elemento do circuito. 
 Por exemplo, imagine um circuito com um resistor e um LED conectados em série. Sabe-se que o circuito é alimentado por uma bateria de 9V , e para acender o LED é necessário uma tensão de 2V e corrente de 20mA . Assim, para que o LED funcione sem ser danificado, é preciso encontrar o resistor ideal. 
 Subtraindo da bateria a tensão necessária para o funcionamento do LED: 
 $$
9V - 2V = 7V
$$ 
 A queda de tensão sobre o resistor será de 7V ! Agora, usaremos a Lei de Ohm para encontrar o valor do resistor: 
 $$
V = R \cdot I
$$ 
 Queremos encontrar R , então manipulamos a equação: 
 $ R = \frac{V}{I} $ 
 Substituindo valores: 
 $$
R = \frac{7V}{20mA} = 350\Omega
$$ 
 Concluímos que, para o funcionamento correto do LED, será necessário um resistor de 350Ω ! 
 Usando o software de simulação de circuitos Tinkercad , montamos esse circuito simples para melhorar a visualização do circuito! 
 
 Figura 1: Simulação 
 
 
 
 Fonte: Autor 
 
 Nos próximos capítulos, iremos abordar com mais detalhes as ferramentas mostradas no exemplo anterior!