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 X: Simulação
Fonte: Autor
Nos próximos capítulos, iremos abordar com mais detalhes as ferramentas mostradas no exemplo anterior!