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Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 1/23
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos
Relatório Projeto FEUP
Leis de Kirchhoff
Projeto FEUP 2016/2017 – MIEEC:
Manuel Firmino Paulo Portugal
Equipa MIEEC06_1:
Supervisor: José Nuno Fidalgo Monitor: Ana Dias
Estudantes & Autores:
Cristina S. Lopes [email protected] Teresa O. Ramos [email protected]
Armando J. Sousa [email protected] Bernardo Moreira [email protected]
Inês Soares [email protected] Jorge Tavares [email protected]
Miguel Ferreira [email protected] Rui Dias [email protected]
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 2/23
Resumo
Este relatório foi realizado no âmbito da disciplina do Projeto FEUP com o objetivo de
ganhar familiaridade com diversos aparelhos e componentes que nos acompanharão ao longo
do nosso curso. Através de diversas experiências conseguimos provar e utilizar diversas leis
que até ao momento nunca tinhamos comprovado. Através do uso do multímetro entre outros
aparelhos e de diversos componentes do laboratório de circuitos elétricos, pudemos
comprovar as leis básicas dos circuitos elétricos, pela execução de sucessivas experiências.
A concretização das experiências baseou-se na utilização duma placa de montagem,
onde se introduziram as lâmpadas, em série ou em paralelo, e ligaram-se à fonte de tensão
através de fios condutores bem como a um gerador de sinal sinusoidal e um multímetro digital
para a efetivação dos restantes ensaios.
Após a análise dos resultados que as experiências nos facultaram verificámos as Leis de
Kirchhoff: a lei dos nós e a lei das malhas.
Palavras-Chave
Leis de Kirchhoff, Nó, Malha, Leis de Ohm, Resistência Elétrica, Resistências, Intensidade
de corrente, Tensão.
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 3/23
Agradecimentos
Para a concretização deste trabalho, foi necessária a ajuda de várias pessoas às quais
queremos, desde já, deixar o nosso agradecimento.
Em primeiro lugar, queríamos agradecer por todo o apoio que tivemos sempre que
solicitado do nosso supervisor José Nuno Fidalgo e da nossa monitora Ana Dias que esteve
sempre pronta a ajudar.
Por outro lado, não conseguiríamos realizar este trabalho sem saber por onde começar,
daí agradecemos à Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, mais concretamente,
aos regentes do Projeto FEUP Manuel Firmino e Sara Ferreira, assim como a todos os
palestrantes da semana da receção ao novo estudante, por nos disponibilizarem todo o
material e recursos necessários.
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 4/23
Índice
Lista de figuras ............................................................................................................... 5
1. Introdução ................................................................................................................... 6
2. Lei de Ohm ................................................................................................................. 7
2.1 Resistência Elétrica ............................................. Erro! Marcador não definido.
3. Associação em série ................................................................................................... 9
4. Associação em paralelo ............................................................................................ 10
5. Leis de Kirchhoff ....................................................................................................... 11
5.1 Lei dos Nós ......................................................................................................... 11
5.2 Lei das Malhas .................................................................................................... 12
6. Processo Experimental ............................................................................................. 14
6.1 Experiência 1 ...................................................................................................... 15
Resultados ............................................................................................................ 15
Análise dos resultados ........................................................................................... 15
6.2 Experiência 2 ...................................................................................................... 16
Resultados ............................................................................................................ 16
Análise de resultados ............................................................................................ 16
6.3 Experiência 3 ...................................................................................................... 17
Resultados ............................................................................................................ 17
Análise dos resultados ........................................................................................... 17
6.4 Experiência 4 ...................................................................................................... 19
Resultados ............................................................................................................ 19
Análise dos Resultados ......................................................................................... 19
6.5 Experiência 5 ...................................................................................................... 20
Resultados ............................................................................................................ 20
Análise de Resultados ........................................................................................... 20
6.6 Experiência 6 ...................................................................................................... 21
Resultados ............................................................................................................ 21
Análise de Resultados ........................................................................................... 21
7. Conclusões ............................................................................................................... 22
8. Referências bibliográficas ......................................................................................... 23
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 5/23
Lista de figuras
Figura 1- Circuito básico que representa a lei de Ohm ................................................... 7
Figura 2- Fórmula da primeira lei de Ohm....................................................................... 7
Figura 3- Fórmula da segunda lei de Ohm ...................................................................... 8
Figura 4- Esquema de montagem de duas resistências elétricas em série ..................... 9
Figura 5- Esquema de montagem de duas resistências elétricas em paralelo .............. 10
Figura 6 - Representação de um Nó ............................................................................. 11
Figura 7- Circuito Elétrico ............................................................................................. 11
Figura 8 - Circuito elétrico com três malhas elementares .............................................. 12
Figura 9 - Esquema de montagem da experiência 1 (a)................................................ 15
Figura 10 - Esquema de montagem da experiência 1 (b) .............................................. 15
Figura 11 – Esquema de montagem da experiência 2 .................................................. 16
Figura 12 - Esquema de montagem da experiência 3 ................................................... 17
Figura 13 - Esquema de montagem da experiência 4 ................................................... 19
Figura 14 - Esquema de montagem da experiência 5 ................................................... 20
Figura 15 - Esquema de montagem da experiência 6 ................................................... 21
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 6/23
1. Introdução
Este trabalho foi realizado com base num conjunto de experiencias desenvolvidas no
âmbito da disciplina Projeto FEUP. Sendo o público-alvo deste relatório pessoas com um
conhecimento básico de eletrónica e de matemática.
O seu objetivo é integrar os alunos e ajudá-los a adaptarem-se aos aparelhos e
componentes presentes num laboratório de eletricidade. Através da realização deste conjunto
de experiências foi possível comprovar as leis básicas dos circuitos elétricos, esclarecendo
assim alguns pormenores e conceitos importantes relativos a futuros trabalhos e experiências
dos alunos.
O trabalho está dividido em 3 partes globais:
Elementos iniciais, compostos pelo resumo, palavras-chave, agradecimentos,
assim como uma lista de figuras;
Uma exposição que será constituída por uma introdução, uma parte teórica onde
serão introduzidas as ideias base para a compreensão da experiência, os métodos
utilizados, os resultados e as conclusões;
E os elementos finais onde estarão inseridas as referências bibliográficas.
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 7/23
2. Lei de Ohm
A lei de Ohm estabelece que, para certos condutores que se encontrem a uma
temperatura constante, a razão entre a tensão (Volt) entre dois pontos e a corrente elétrica
(Intensidade) é constante. A essa constante dá-se o nome de resistência elétrica [5].
Figura 1- Circuito básico que representa a lei de Ohm
Fonte: [11]
A resistência elétrica, representada pela grandeza R e com unidade Ω (Ohm),
corresponde à capacidade que um condutor tem de se opor à passagem de uma corrente
elétrica.
As resistências ohmicos também designadas por lineares obedecem à primeira lei de
ohm, onde a intensidade (i) de uma corrente elétrica é diretamente proporcional à sua
diferença de potencial (ddp) em ambas as extremidades, sendo a sua resistência elétrica
constante. Os recetores não ohmicos não respeitam a lei de Ohm.
De acordo com a primeira lei de Ohm, um condutor, mantido a uma temperatura
constante, a intensidade da corrente que o traspõe é igual à diferença de potencial nas suas
extremidades, pelo que a sua resistência é constante.
Figura 2- Fórmula da primeira lei de Ohm
R: resistência, medida em Ohm (Ω)
U: diferença de potencial elétrico (ddp), medido em Volts (V)
I: intensidade da corrente elétrica, medida em Ampére (A).
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 8/23
2.2 Propriedade
Esta propriedade afirma que a resistência elétrica de um material é diretamente
proporcional ao seu comprimento, mas inversamente proporcional à área de secção
transversal. Depende também do material pelo qual a resistência é constituída.
Figura 3- Fórmula da segunda lei de Ohm
R: resistência, medida em Ω
ρ: resistividade do condutor (depende da temperatura e do material, medida em Ω.m)
L: comprimento, medido em metros (m)
A: área de secção transversal, medida em metros quadrados (m^2)
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 9/23
3. Associação em série
Na associação em série todas as resistências elétricas são percorridas pela mesma
corrente elétrica. As resistências são ligadas uma a seguir à outra, existindo apenas um
caminho para a corrente elétrica.
Figura 4- Esquema de montagem de duas resistências elétricas em série
Fonte: [7]
Na associação em série, a corrente entre os terminais das resistências será a mesma,
mas a tensão sobre o circuito é dividida entre as resistências, de tal forma que a tensão total
é a soma das tensões em cada resistência [10].
Geralmente os circuitos formados por um só tipo de componente são montados para obter
um componente equivalente com outro valor de grandeza, que não dispomos num
componente isolado [8].
Uma associação em série de resistências é definida pelas seguintes caraterísticas:
As resistências são associadas uma a seguir à outra, sendo percorridas pela
mesma corrente.
A corrente que circula numa associação em série é a mesma para todas as
resistências.
A tensão obtida numa associação em série é a soma total do valor das tensões
em cada resistência.
A resistência total obtida pela associação em série de resistências é igual à
soma das resistências envolvidas: Rt = R1 + R2 +…. + Rn
A resistência de maior resistência será aquela que dissipa maior potência.
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 10/23
4. Associação em paralelo
Na associação em paralelo uma resistência elétrica é ligada em paralelo a outra, tal como a
nomeação nos indica.
Figura 5- Esquema de montagem de duas resistências elétricas em paralelo
Fonte: [9]
Neste circuito, podemos calcular grandezas como a resistência elétrica (medida em ohms
(Ω)), a corrente elétrica (medida em amperes (A)), e a tensão elétrica, (medida em volts (V)).
A tensão é a mesma nos terminais de qualquer um dos componentes que estejam ligados em
paralelo [9].
Para encontrar a corrente total, I, podemos utilizar a Lei de Ohm para calcular a corrente em
cada resistência, e então somar todas as correntes.
Características fundamentais de uma associação em paralelo de resistências:
Há mais de um caminho para a corrente elétrica;
A corrente elétrica divide-se pelas resistências do paralelo;
A corrente total que circula na associação é o somatório da corrente de cada
resistência;
A diferença de potencial é a mesma em todos as resistências;
A resistência de menor resistência será aquela que dissipa maior potência;
A resistência total obtida pela associação em paralelo de resistências é igual à soma
do inverso de cada uma das resistências envolvidas: 1
𝑅𝑡=
1
𝑅1+
1
𝑅2+ ⋯ +
1
𝑅𝑛 .
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 11/23
5. Leis de Kirchhoff
As Leis de Kirchhoff são aplicadas tanto em circuitos elétricos simples como em circuitos
mais complexos, por exemplo em circuitos com mais do que uma fonte de resistências ligadas
em série ou em paralelo.
5.1 Lei dos Nós
Um nó é a interseção de três ou mais ramos de um circuito elétrico, tendo cada ramo um
ou mais componentes elétricos.
A lei dos nós determina que a soma algébrica das correntes que entram e saem num nó
é nula, sendo atribuído o sinal positivo às correntes que saem do nó e o negativo às correntes
que entram [4] [6].
Figura 6 - Representação de um Nó
Fonte: [2]
Se em algum instante a soma das correntes que entram num nó fosse diferente de zero queria
dizer que o nó estaria a acumular carga (uma vez que corrente é o deslocamento de cargas).
Porém, como um nó é um condutor perfeito, não pode armazenar carga.
Figura 7- Circuito Elétrico
Fonte: [3]
Nó 0: −𝑖2 − 𝑖4 − 𝑖6 = 0 Nó 1: 𝑖1 + 𝑖5 + 𝑖6 = 0
Nó 2: −𝑖1 + 𝑖2 + 𝑖3 = 0
Nó 3:−𝑖3 + 𝑖4 − 𝑖5 = 0
𝑖1 = 𝑖2 + 𝑖3
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 12/23
5.2 Lei das Malhas
A Lei das Malhas (KVL1) determina que a tensão total numa malha é igual à soma
algébrica das tensões nessa mesma malha, que é sempre zero. Esta lei baseia-se na
conservação da energia elétrica.
É possível escrever tantas equações KVL quantas o número de malhas existentes no
circuito, sendo que o número de equações linearmente independentes corresponde ao
número de malhas elementares, sendo as restantes equações redundantes, ou seja podem
ser obtida através das equações elementares [1].
Figura 8 - Circuito elétrico com três malhas elementares
Fonte: [12]
Como podemos ver neste exemplo onde temos três malhas elementares, ACDA, BCDB
e ACBA, podemos estabelecer três equações elementares. Apesar de existirem outras
malhas como por exemplo, ABDA, estas não são elementares, logo a equação destas pode
ser obtidas a partir das restantes equações.
Para aplicar esta lei e escrevermos as equações começamos por estabelecer uma
corrente de sentido arbitrário chamada fictícia, no exemplo acima as correntes foram definidas
no sentido horário. A corrente em cada ramo da malha é igual à corrente fictícia se esse ramo
não for também percorrido por nenhuma outra corrente fictícia, quando é percorrido por mais
que uma corrente atribuímos uma certa polaridade que será depois verificada através do
cálculo da mesma. Para exemplificar tomemos como exemplo a resistência localizada no
ramo AC, onde a intensidade da corrente será I1-I2.
1 KVL – Kirchhoff’s Voltage Law
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 13/23
Então podemos determinar as diversas tensões em cada ramo:
Depois de sabermos estes valores podemos definir as três equações das malhas:
Depois de termos estas três equações, podemos escrevê-las num sistema matricial.
Depois de obtido este sistema, já poderemos calcular a intensidade de cada corrente através
da resolução do sistema, sendo um dos métodos conhecidos o Método de Gauss Jordan.
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 14/23
6. Processo Experimental
Na realização deste trabalho seguimos um guião que nos orientou no decorrer das
experiências.
Em todas as experiências o material utilizado foi o mesmo, variando somente no número
de lâmpadas utilizadas e no número de fontes de alimentação (Experiência 2):
fonte de tensão e corrente DC
gerador de sinal sinusoidal
três lâmpadas
placa de montagem (breadboard)
fios elétricos
multímetro digital.
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 15/23
6.1 Experiência 1
Esta primeira experiência envolvia a montagem da ligação de uma fonte de tensão a uma
lâmpada no mesmo circuito e posterior medição com o multímetro da tensão (Volts) nos
terminais da lâmpada, da resistência da lâmpada (Ω) e, posteriormente, medir a luminosidade
(Lux) através de uma aplicação disponível para telemóveis.
Figura 9 - Esquema de montagem da experiência 1 (a)
Figura 10 - Esquema de montagem da experiência 1 (b)
Resultados
Tensão (V) Resistência (Ω) Luminosidade (lux)
5 10,2 10240
Análise dos resultados Um dos objetivos desta montagem era o cálculo da intensidade da corrente elétrica,
deste modo, pudemos pôr em prática a Lei de Ohm (V = RI) já abordada o que nos permitiu
calcular a intensidade da corrente: 𝐼 = 𝑉
𝑅
𝐼 = 5
10,2𝐴 ⇒ 𝐼 = 0,5 𝐴
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 16/23
6.2 Experiência 2
Esta segunda experiência consistia na montagem de um circuito elétrico semelhante ao
anterior n entanto com duas fontes de tensão de 2.5 Volts. E, em seguida, pretendia-se
medir a tensão nos terminais de cada bateria e da série das baterias, assim como a
luminosidade da lâmpada.
I.
Figura 11 – Esquema de montagem da experiência 2
NOTA: Utilização de duas fontes de 2.5 V invés de uma de 2 V e outra de 3 V para uma
maior comodidade na realização da experiência, pois não influencia as conclusões.
Resultados
Tensão (V) Resistência (Ω) Luminosidade (lux)
Bateria A 2,5
10,2 10236 Bateria B 2,5
Série 5
Análise de resultados Podemos verificar que a tensão total não depende do número de fontes de alimentação,
pois ao utilizarmos duas fontes de alimentação de 2.5 V, a tensão total (Vtotal) era igual a soma
das duas fontes logo:
𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉1 + 𝑉2 ⇔ 5 = 2,5 + 2,5 (𝑉)
Tal como na primeira experiência a Vtotal era de 5 V, mantendo-se igualmente a
luminosidade já que a intensidade da corrente a passar na lâmpada era a mesma.
A
B
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 17/23
6.3 Experiência 3
Evoluindo agora um pouco na complexidade de montagem de circuitos elétricos,
pretendia-se nesta experiência estabelecer uma montagem semelhante às anteriores mas em
vez de duas fontes de tensão, teríamos apenas uma com 5V mas duas lâmpadas em série.
Em que os objetivos eram calcular as resistências de cada lâmpada individualmente e da
série das lâmpadas, a tensão nos terminais de cada lâmpada e da respetiva série e, por fim
a luminosidade de cada lâmpada.
Figura 12 - Esquema de montagem da experiência 3
Resultados
Tensão (V) Resistência (Ω) Luminosidade (lux)
Lâmpada A 2,49 10,2 2608
Lâmpada B 2,51 10,3 2612
Série 5 20,5 --------------
Análise dos resultados Nesta experiência duplicamos o número de lâmpadas utilizadas provocando assim um
aumento da resistência total envolvida. Esta resistência total corresponde à soma das
resistências das duas lâmpadas Rtotal=RA+RB, logo como a resistência das duas lâmpadas é
semelhante, podemos assumir que R1=R2, o que nos diz que Rtotal=2R.
𝑅𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑅𝐴 + 𝑅2 = 2 ∙ 𝑅
𝑅𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 10,2 + 10,3 = 20,5 𝛺 = 2𝑅
Um aumento na resistência total origina uma diminuição na intensidade da corrente, visto
que a tensão se mantém constante, segundo a Lei de Ohm, um aumento da resistência para
A
B
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 18/23
o dobro origina uma redução da intensidade para metade.
𝑉1 =𝑅1
(𝑅1 + 𝑅2)∙ 𝑉𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑉1 = 10,2
(10,2 + 10,3)∙ (2,49 + 2,51) ⇔ 𝑉1 = 2,49 (𝑉)
𝑉2 = 10,3
(10,2 + 10,3)∙ (2,49 + 2,51) ⇔ 𝑉2 = 2,51 (𝑉)
Sendo que a lei geral para um número indefinido de resistências é dada pela seguinte
equação:
𝑉𝑛 =𝑅𝑛
𝑅1 + 𝑅2 + ⋯ + 𝑅𝑛∙ 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 19/23
6.4 Experiência 4
Ao contrário das experiências já realizadas, esta quarta experiência pretende a ligação
de três lâmpadas em paralelo (em vez de ligações em série como foram feitas até agora)
tendo o resto do circuito uma contagem bastante semelhante ao dos anteriores com uma
única tensão de 5 Volts. Neste caso, os objetivos seriam medir as resistências de cada
lâmpada individualmente e do paralelo das lâmpadas, a tensão nos terminais do paralelo das
lâmpadas e a luminosidade de cada lâmpada.
Figura 13 - Esquema de montagem da experiência 4
Resultados
Tensão (V) Resistência (Ω) Luminosidade (lux)
Lâmpada A
5,13
10,2 10240
Lâmpada B 10,3 10240
Lâmpada C 10,3 10240
Paralelo 3,45 --------------
Análise dos Resultados Para analisarmos a corrente debitada pelo fonte e em cada lâmpada começamos por
relacionar a resistência total com o valor das resistências em cada lâmpada.
1
𝑅𝑡=
1
𝑅𝐴+
1
𝑅𝐵 +
1
𝑅𝐶⇔
1
𝑅𝑡=
𝑅𝐵𝑅𝐶 + 𝑅𝐴𝑅𝐶 + 𝑅𝐴𝑅𝐵
𝑅𝐴 ∙ 𝑅𝐵 ∙ 𝑅𝐶
1
𝑅𝑡=
1
10,2+
1
10,3 +
1
10,3 ⇔ 𝑅𝑡 = 3,45 𝛺
𝐼 =𝑉
𝑅
Corrente total debitada pela fonte:
𝐼𝑇 =5,13
3,45 ⇔ 𝐼𝑇 = 1,5 𝐴
Corrente em cada lâmpada:
𝐼𝐴 = 5
10,2 ⇔ 𝐼𝐴 = 0,49 𝐴; 𝐼𝐵 =
5
10,3 ⇔ 𝐼𝐵 = 0,49 𝐴; 𝐼𝐶 =
5
10,3 ⇔ 𝐼𝐶 = 0,49 𝐴
A
C B
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 20/23
6.5 Experiência 5
Esta quinta experiência pretende associar a ligação em série e a ligação em paralelo,
assim, é pretendido fazer uma montagem também com uma única fonte de tensão de 5 Volts,
mas com duas lâmpadas em paralelo em série com uma terceira lâmpada. Neste caso, os
objetivos seriam medir as resistências de cada lâmpada individualmente e da associação de
lâmpadas, a tensão nos terminais das duas lâmpadas e na terceira lâmpada e, finalmente, a
luminosidade de cada lâmpada.
Figura 14 - Esquema de montagem da experiência 5
Resultados
Tensão (V) Resistência (Ω) Luminosidade (lux)
Lâmpada A 3,2 10,5 4410
Paralelo 1,6 5,6
760 5,4
Análise de Resultados Com os valores medidos anteriormente, podemos concluir que a expressão matemática
que carateriza a relação das tensões é a seguinte:
𝑅𝐵𝐶 =𝑅𝐵∙𝑅𝐶
𝑅𝐵+𝑅𝐶 | 𝑅 = 𝑅𝐵 = 𝑅𝐶 | 𝑅𝐵𝐶 =
𝑅2
2𝑅=
R
2 | 𝑅𝐴 = 𝑅𝐵 = 𝑅𝐶
𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑅𝐴 + 𝑅𝐵𝐶 = 𝑅 +R
2=
2R
2+
R
2=
3R
2
𝑉 = 𝑅𝐼 ⇔ 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =3R
2 𝐼 ⇔ 𝐼 =
2𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
3𝑅
Calculando a tensão em RA = Rsérie
𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉𝑠é𝑟𝑖𝑒 + 𝑉𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜
𝑉 = 𝑅𝐼
𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑉𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜 = 𝑅2𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
3𝑅⇔ 𝑉𝑠é𝑟𝑖𝑒 =
2𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
3
A
C B
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 21/23
6.6 Experiência 6
Por fim, nesta sexta e última experiência é pretendido realizar uma ligação de uma fonte
sinusoidal com driver de corrente acoplado, com uma onda sinusoidal de valor médio zero.
Inicialmente a frequência é zero e, posteriormente, a partir de DC aumentar lentamente até
cerca de 1Hz. O objetivo desta experiência é analisar a cadência luminosa da lâmpada
(quantas vezes a lâmpada acende num determinado intervalo de tempo).
Figura 15 - Esquema de montagem da experiência 6
Resultados
𝐶𝐿 =𝑛
∆𝑡
CL – Cadência luminosa
n – número de vezes que a lâmpada acende num intervalo de tempo (∆𝑡)
∆𝒕 (s) n CL
Lâmpada 15 30 2
Análise de Resultados Com os resultados obtidos, podemos concluir que o número de ciclos por segundo é 2 (n
/ ∆𝑡 ⇒ 30 / 15 = 2) e como a frequência pode ser calculada pelo quociente da cadência
luminosa pelo número de ciclos por segundo, temos que:
𝑓 = 𝐶𝐿
2
𝑓 = 2
2 ⇔ 𝑓 = 1𝐻𝑧
Ou seja, o resultado é equivalente à frequência estabelecida.
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 22/23
7. Conclusões
Através da realização deste trabalho interagimos com componentes e aparelhos
constituintes de um laboratório de eletricidade. Realizamos, por tanto, um conjunto de
experiências que nos ajudou a entender os conceitos básicos da eletricidade e dos circuitos
elétricos, bem como o funcionamento dos aparelhos do laboratório.
Realizamos um conjunto experiências relacionadas com as várias leis dos circuitos
elétricos, e com as quais as podemos confirma-las.
Na primeira experiência colocamos à prova a lei de ohm através de uma resistência e de
uma tensão de valores fixos, calculando a intensidade. Na segunda experiência verificamos
que a tensão total depende apenas da soma das tensões do sistema e não do seu número.
Na terceira experiência montamos lâmpadas em série e verificamos que a luminosidade reduz
proporcionalmente em relação ao número de lâmpadas em série no sistema, para a mesma
tensão. Na quarta experiência constatamos que a luminosidade reduzia ainda mais caso
estas fossem montadas em paralelo, sempre para a mesma tensão, dividindo assim a
intensidade por cada lâmpada. Na quinta montamos uma em série e duas em paralelo pelo
que a luminosidade era reduzida, a intensidade que chegava às lâmpadas em paralelo era
menor porque passava primeiro por uma lâmpada montada em série. Na sexta experiência
ligamos uma lâmpada a uma fonte sinusoidal de valor médio igual a zero. Observámos que
quando a tensão sinusoidal atingia os valores máximos e mínimos a lâmpada acendia, e
quando atingia os médios, correspondentes a zero, apagava.
Com a realização deste trabalho laboratorial alargamos as nossas bases relativas ao
funcionamento dos equipamentos laboratoriais e os componentes com que iremos trabalhar
em futuros projetos. Aprofundamos o nosso conhecimento relativo às leis fundamentais dos
circuitos elétricos e à montagem de um circuito básico. Ficamos também a conhecer a
estrutura de um relatório e como elabora-lo de forma a ficar o mais otimizado possível.
Conceitos Fundamentais de Circuitos Elétricos – Leis de Kirchhoff 23/23
8. Referências bibliográficas
[1] Batista, Arnaldo. “Conceitos Básicos de Circuitos”. 2016. Acedido a 4 de Outubro de
2016.https://moodle.fct.unl.pt/pluginfile.php/79972/mod_resource/content/0/aula_2_c
onceitos_basicos_circ_resistivos.pdf
[2] Colégio Web. 2012. “Primeira Lei de Kirchhoff ou Lei dos Nós”. 2012. Acedido a 4 de
Outubro de 2016. http://www.colegioweb.com.br/leis-de-kirchhoff/primeira-lei-de-
kirchhoff-ou-lei-dos-nos.html
[3] Deaecto, S. Grace. 2012. “Eletricidade Aplicada”. 2012. Acedido a 4 de Outubro de
2016. http://www.fem.unicamp.br/~grace/kinchhoff.pdf
[4] InfoEscola. 2006. “Leis de Kirchoff”. 2016. Acedido a 4 de outubro de 2016.
http://www.infoescola.com/eletricidade/leis-de-kirchhoff/
[5] Infopédia - Dicionários Porto Editora. "Lei de ohm". 2016. Acedido a 18 de outubro de
2016. https://www.infopedia.pt/$lei-de-ohm
[6] Labrique, Sophie. “Lei dos Nós”. Acedido a 4 de outubro de 2016. http://e-
lee.ist.utl.pt/realisations/CircuitsElectriques/ApprocheCircuits/LoisKirchhoff/2_cours.h
tm
[7] Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru.
"Associações de Resistênciaes". Acedido a 3 de outubro de 2016.
http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/ele03.htm
[8] Teixeira, Margarida. "A abordagem da eletricidade através do uso de analogias". 2010.
Acedido a 3 de outubro de 2016.
https://ria.ua.pt/bitstream/10773/1083/1/2010001579.pdf
[9] Wikipédia, a enciclopédia livre. "Circuito paralelo".2016.Acedido a 20 de outubro de
2016. https://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_paralelo
[10] Wikipédia, a enciclopédia livre. "Circuito série". 2016. Acedido a 3 de outubro
de 2016. https://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_s%C3%A9rie
[11] Wikipédia, a enciclopédia livre. "Lei de Ohm". 2016. Acedido a 18 de outubro
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[12] Wikipédia, a enciclopédia livre. "Leis de Kirchhoff". 2016. Acedido a 4 de
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