Graduação
  1. Mecânica clássica  1.1. dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. movimento de projétil  1.1.4. Velocidade relativa  1.1.5. Movimento circular uniforme  1.1.6. Movimento circular não uniforme  1.1.7. Sistemas de referência e transformações  1.2. Leis de Newton do Movimento  1.2.1. Primeira lei do movimento  1.2.2. Segunda lei do movimento  1.2.3. Terceira Lei do Movimento  1.2.4. Aplicações das Leis de Newton  1.2.5. Atrito e seus tipos  1.2.6. Diagrama de Corpo Livre  1.2.7. Restrições e pseudo-forças  1.3. Trabalho e Energia  1.3.1. trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema trabalho–energia  1.3.3. Energia Cinética  1.3.4. Energia potencial na mecânica clássica  1.3.5. Forças conservativas e não conservativas  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.4. Velocidade e colisões  1.4.1. Momento linear  1.4.2. Conservação do Momento  1.4.3. Impulso e força de impacto  1.4.4. Colisão elástica e inelástica  1.4.5. Centro de massa e velocidade  1.4.6. Propulsão de Foguetes  1.5. Movimento rotacional  1.5.1. Torque e Momento Angular  1.5.2. Momento de inércia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energia Rotacional  1.5.5. Movimento de Rolamento  1.5.6. Precessão e movimento giroscópico  1.6. Força gravitacional  1.6.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.6.2. Energia potencial gravitacional  1.6.3. Mecânica orbital  1.6.4. Leis do movimento planetário de Kepler  1.6.5. Campo gravitacional e potencial  1.7. Fluid mechanics  1.7.1. Pressão e Princípio de Pascal  1.7.2. Flutuabilidade e o Princípio de Arquimedes  1.7.3. Dinâmica dos Fluidos e Princípio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidade e Lei de Poiseuille  1.7.5. Tensão superficial e capilaridade  1.8. Oscilações e ondas  1.8.1. Movimento Harmônico Simples  1.8.2. Oscilações amortecidas e forçadas  1.8.3. Oscilações acopladas e modos comuns  1.8.4. Propriedades e tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras e o Efeito Doppler  1.8.6. Interferência de ondas e superposição
  2. Eletromagnetismo  2.1. Eletrostática  2.1.1. Carga elétrica e propriedades  2.1.2. Lei de Coulomb  2.1.3. Campo elétrico e potencial elétrico  2.1.4. Lei de Gauss  2.1.5. Capacitância e Dielétrico  2.1.6. Dipolo elétrico e energia potencial  2.2. Circuitos Elétricos  2.2.1. Corrente e Resistência  2.2.2. Lei de Ohm  2.2.3. Leis de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuits de CA e Reatância  2.2.6. Energia e potência elétrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos e Forças Magnéticas  2.3.2. Lei de Ampère  2.3.3. Momento de dipolo magnético  2.3.4. Lei de Biot-Savart  2.3.5. Materiais Magnéticos e Histerese  2.4. Indução eletromagnética  2.4.1. Lei de Faraday  2.4.2. Lei de Lenz  2.4.3. Autoindução e indução mútua  2.4.4. Transformadores e circuitos indutivos  2.5. Equações de Maxwell  2.5.1. Lei de Gauss para eletricidade  2.5.2. Lei de Gauss para o magnetismo  2.5.3. Lei da indução de Faraday  2.5.4. Lei de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas eletromagnéticas
  3. Termodinâmica  3.1. Leis da Termodinâmica  3.1.1. Lei Zero da Termodinâmica  3.1.2. Primeira lei da termodinâmica  3.1.3. Segunda Lei  3.1.4. Terceira Lei  3.2. Calor e trabalho  3.2.1. Transferência de calor (condução, convecção, radiação)  3.2.2. Expansão térmica  3.2.3. Motores térmicos e refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot e eficiência  3.3. Mecânica estatística  3.3.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropia e Probabilidade  3.3.3. Função de partição  3.3.4. Estatísticas de Fermi–Dirac e Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexão e Refração  4.1.2. Espelhos e lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. Princípio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferência em óptica de ondas  4.2.2. Difração  4.2.3. Polarização  4.2.4. Coerência e holografia
  5. Mecânica quântica  5.1. Dualidade onda-partícula  5.1.1. Radiação de corpo negro na dualidade onda-partícula em mecânica quântica  5.1.2. Efeito Fotoelétrico  5.1.3. Espalhamento Compton  5.1.4. Comprimento de onda de De Broglie  5.2. Equação de Schrödinger  5.2.1. Equação de Schrödinger independente do tempo  5.2.2. Partícula em uma caixa  5.2.3. Túnel Quântico  5.2.4. Poços e barreiras de potencial  5.3. Estados Quânticos  5.3.1. Função de onda  5.3.2. Operadores quânticos  5.3.3. Princípio da incerteza de Heisenberg  5.3.4. Momento angular e spin
  6. Relatividade  6.1. Relatividade especial  6.1.1. Transformações de Lorentz  6.1.2. Expansão do tempo e contração do comprimento  6.1.3. Energia relativística e momento  6.2. Relatividade Geral  6.2.1. Princípio da Equivalência  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionais  6.2.4. Buracos negros e horizontes de eventos
  7. Física do estado sólido  7.1. Estrutura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difração de raios X  7.1.3. Teoria das bandas  7.1.4. Fónons e vibrações da rede  7.2. Propriedades Elétricas e Magnéticas  7.2.1. Condutores, Semicondutores e Isolantes  7.2.2. Supercondutividade  7.2.3. Efeito Hall
  8. Física nuclear e de partículas  8.1. Estrutura Atômica  8.1.1. Modelo Atômico  8.1.2. Energia de ligação nuclear  8.2. Radioatividade  8.2.1. Decaimento alfa, beta, gama  8.2.2. Meia-vida  8.2.3. Fissão e Fusão Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Padrão  8.3.2. Quarks e Léptons  8.3.3. antimatéria  8.3.4. Interações fundamentais
  9. Astrofísica e cosmologia  9.1. Evolução estelar  9.1.1. Formação estelar  9.1.2. Buracos negros e estrelas de nêutrons  9.1.3. Anãs brancas e supernovas  9.2. Cosmologia  9.2.1. The Big Bang Theory  9.2.2. Matéria escura e energia escura  9.2.3. Fundo cósmico de micro-ondas

Graduação → Eletromagnetismo ↓


Circuitos Elétricos


Os circuitos elétricos são um dos blocos de construção fundamentais no estudo do eletromagnetismo e da engenharia elétrica. Compreender circuitos elétricos é essencial para desenvolver um entendimento sólido de como a eletricidade pode ser usada para fornecer energia a nossas casas, eletrodomésticos e tecnologias. Esta explicação abrangente visa delinear os conceitos básicos, componentes e princípios que fundamentam os circuitos elétricos de maneira simples.

O que é um circuito elétrico?

Um circuito elétrico é um caminho ou laço fechado que permite o fluxo de carga elétrica. Ele geralmente inclui uma fonte de energia, vários componentes elétricos como baterias, resistores, capacitores e indutores, e os fios ou trilhas em uma placa de circuito que os conectam. O fluxo de carga elétrica é chamado de corrente elétrica, e essa corrente é impulsionada pela diferença de potencial ou tensão fornecida pela fonte de energia.

Componentes básicos de um circuito elétrico

  • Fonte de energia: A fonte de energia, como uma bateria ou gerador, fornece a eletromotiva (emf) necessária para empurrar elétrons através do circuito.
  • Condutor: Fios ou filamentos feitos de materiais condutores, como cobre, que transportam cargas elétricas através de um circuito.
  • Carga: Dispositivos ou componentes que usam eletricidade, como luzes, motores ou alto-falantes. Eles convertem energia elétrica em outras formas de energia.
  • Interruptor: Um dispositivo que pode abrir ou fechar um circuito, permitindo ou interrompendo o fluxo de eletricidade.
  • Resistores: Componentes que resistem ao fluxo de corrente elétrica, utilizados para controlar o fluxo de corrente em um circuito.

Lei de Ohm

Um dos princípios fundamentais que regem os circuitos elétricos é a Lei de Ohm. A Lei de Ohm apresenta a relação entre tensão (V), corrente (I) e resistência (R) em um circuito elétrico.

V = I * R

Onde:

  • V é a tensão no circuito em volts (V).
  • I é a corrente que flui no circuito em amperes (A).
  • R é a resistência do circuito em ohms (Ω).

A Lei de Ohm mostra que para uma resistência constante, a corrente que flui através de um circuito é diretamente proporcional à tensão aplicada em todo ele. Esta lei ajuda na análise de circuitos e no projeto para que funcionem de maneira eficaz.

Exemplo visual: Lei de Ohm

V R I

No exemplo visual acima, é mostrado um circuito simples com tensão (V), corrente (I) e resistência (R) em conexões em série.

Tipos de circuitos elétricos

Os circuitos elétricos podem ser construídos em diferentes configurações, com base em como os componentes são conectados. Os dois tipos principais são circuitos em série e circuitos em paralelo.

Circuito em série

Em um circuito em série, os componentes são conectados ponta a ponta em um único caminho para a corrente seguir. Se qualquer parte do circuito quebra, todo o circuito para de funcionar. A resistência total em um circuito em série é a soma das resistências individuais:

Rtotal = R1 + R2 + R3 + ...

A tensão em todo o circuito em série é a soma das tensões em cada componente, e a corrente que flui através de cada componente é a mesma.

Exemplo visual: Circuito em série

Esta figura mostra um circuito em série com dois resistores conectados um após o outro.

Circuito paralelo

Em circuitos paralelos, os componentes são conectados nos mesmos dois pontos, proporcionando múltiplos caminhos para o fluxo de corrente. Diferentemente dos circuitos em série, se um caminho estiver interrompido, a corrente ainda pode fluir através dos outros caminhos. O inverso da resistência total em um circuito paralelo é a soma dos inversos das resistências individuais:

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...

Em um circuito paralelo, a tensão em cada componente é a mesma, enquanto a corrente total é a soma das correntes em cada caminho.

Exemplo visual: Circuito paralelo

Este diagrama mostra um circuito paralelo com resistores conectados em dois pontos, fazendo com que o fluxo de corrente se divida.

Circuitos complexos

Circuitos complexos envolvem uma combinação de conexões em série e paralelo. Analisar tais circuitos frequentemente requer dividi-los em partes mais simples e aplicar a Lei de Ohm e as leis de circuitos em série e paralelo.

Leis de Kirchhoff

Para circuitos mais complexos, utilizamos as leis de circuito de Kirchhoff, que são duas regras sobre o comportamento de correntes e tensões em torno de um laço fechado de circuito.

Lei das correntes de Kirchhoff (KCL)

A lei das correntes de Kirchhoff afirma que a corrente total que entra em uma junção ou nó é igual à corrente total que sai daquele nó.

ΣIin = ΣIout

Esta lei reflete a conservação da carga, afirmando que o que entra deve sair.

Lei das tensões de Kirchhoff (KVL)

A lei das tensões de Kirchhoff afirma que a soma das diferenças de potencial elétrico (tensões) em torno de um laço ou malha fechado em um circuito é zero.

ΣV = 0

Este princípio representa a conservação de energia, e garante que toda a energia fornecida a um circuito seja usada pelos componentes dentro do laço.

Aplicações dos circuitos elétricos

Os circuitos elétricos pavimentam o caminho para uma ampla gama de aplicações que são partes fundamentais da tecnologia moderna. Os efeitos dos circuitos elétricos abrangem uma variedade de aplicações, desde circuitos simples de lâmpadas até placas-mãe complexas em computadores.

Circuito de iluminação

A aplicação mais comum de circuitos elétricos está em sistemas de iluminação onde os circuitos são usados para alimentar lâmpadas. Configurações tanto em série quanto em paralelo são adotadas para ligar esses sistemas, dependendo do resultado desejado em termos de confiabilidade e controle.

Processamento de sinal

Circuitos eletrônicos são fundamentais para o processamento de sinais, que é usado em rádio, televisão e comunicações móveis. Os circuitos nesses dispositivos amplificam, modulam e processam sinais para comunicação eficaz.

Sistemas de fornecimento de energia

Os circuitos elétricos são usados em sistemas de fornecimento de energia para garantir a distribuição e regulação adequadas do fornecimento elétrico em vários setores e indústrias. Esses circuitos precisam ser eficientes para minimizar a perda de energia durante a transmissão.

Problemas comuns e soluções

Ao trabalhar com circuitos elétricos, podem ser encontrados vários problemas comuns, como curtos-circuitos, circuitos abertos e conexões incorretas. Aprender a solucionar esses problemas é importante para a manutenção e reparo de circuitos.

Curto-circuito

Um curto-circuito ocorre quando um caminho de baixa resistência permite que a corrente excessiva flua, potencialmente danificando componentes e criando um risco de incêndio. Os curtos-circuitos podem ser causados por conexões defeituosas ou fios danificados. As soluções incluem inspecionar as conexões e substituir peças defeituosas.

Circuito aberto

Um circuito aberto ocorre quando o fluxo de corrente através de um caminho interrompido para, fazendo com que o circuito não funcione. Isso pode ser causado por uma conexão quebrada ou falha de um componente. Identificar e reparar conexões quebradas ou substituir componentes falhados restaurará a funcionalidade.

Conexão incorreta

Conexões incorretas podem fazer com que os componentes sejam integrados de forma incorreta a um circuito, causando comportamento inesperado ou danos. Verificar o layout do circuito em relação aos esquemas garante a correção das conexões.

Conclusão

O estudo de circuitos elétricos é um aspecto fundamental da física e engenharia, proporcionando compreensão e habilidades críticas para o avanço da tecnologia e aplicações elétricas. Desde componentes simples como resistores e capacitores até design e análise de circuitos complexos usando as leis de Ohm e Kirchhoff, dominar circuitos elétricos abre a porta para inúmeras inovações e avanços. Através de exploração contínua e aplicação prática, os princípios de circuitos elétricos continuarão a impulsionar nosso mundo adiante.


Graduação → 2.2


U
username
0%
concluído em Graduação

← Anterior (2.1.6)
Dipolo elétrico e energia potencial
Próximo (2.2.1) →
Corrente e Resistência

Comentários 



Circuitos Elétricos

https://www.physicsflow.com/ug/2.2?pfal=pt