Circuito elétrico simples

O circuito elétrico simples é aquele que possui uma única corrente elétrica atravessando-o, diferentemente dos circuitos elétricos complexos, nos quais atravessam diversas correntes elétricas.

Leia também: Afinal, o que são circuitos elétricos?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre circuito elétrico simples
• 2 - O que é um circuito elétrico simples?
• 3 - Fórmulas do circuito elétrico simples
  • → 1ª lei de Ohm
  • → Potência elétrica
  • → Resistência equivalente em uma ligação em série
  • → Capacitância
  • → Capacitância equivalente em uma ligação em série
• 4 - Esquema de um circuito elétrico simples
• 5 - Quais são os elementos do circuito elétrico simples?
• 6 - Funcionamento do circuito elétrico simples
• 7 - Exercícios resolvidos sobre circuito elétrico simples

Eletricidade

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Lei de Ohm

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Resumo sobre circuito elétrico simples

• Os circuitos elétricos simples são aqueles que possuem no mínimo uma tensão elétrica, uma resistência elétrica e uma única corrente elétrica.

• No circuito elétrico simples, podemos utilizar as fórmulas da potência elétrica, associação de resistências elétricas, associação de capacitâncias e 1ª lei de Ohm.

• Alguns elementos dos circuitos elétricos simples são os capacitores, resistores, indutores, geradores, receptores, dispositivos de segurança e controle.

• O circuito elétrico simples funciona assim que o conectamos a uma tensão elétrica.

O que é um circuito elétrico simples?

O circuito elétrico simples é um caminho fechado por onde uma única corrente elétrica flui constantemente por meio de um fio condutor quando associado a uma diferença de potencial elétrico (ddp).

Fórmulas do circuito elétrico simples

→ 1ª lei de Ohm

$U=R \cdot i$

• U → tensão elétrica, medida em Volt [V]

• R → resistência elétrica, medida em Ohm [Ω]

• i → corrente elétrica, medida em Àmpere [A]

→ Potência elétrica

$P = U \cdot i = \frac{U^2}{R} = R \cdot i^2$

• U → tensão elétrica, medida em Volt [V]

• P → potência elétrica, medida em Watt [W]

• i → corrente elétrica, medida em Àmpere [A]

→ Resistência equivalente em uma ligação em série

$R_{\text{eq}} = R_1 + R_2 \cdots R_N$

• R_eq → resistência equivalente, medida em Ohm [Ω]

• R₁ → resistência do primeiro resistor, medida em Ohm [Ω]

• R₂ → resistência do segundo resistor, medida em Ohm [Ω]

• R_N → resistência do énesimo resistor, medida em Ohm [Ω]

→ Capacitância

$C= \frac {Q}{U}$

• C → capacitância, medida em Faraday [F] ou Coulomb/Volt [C/V]

• Q → carga armazenada, medida em Âmperes [A]

• U → tensão elétrica, medida em Volt [V]

→ Capacitância equivalente em uma ligação em série

$\frac{1}{C_{\text{eq}}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} \cdots \frac{1}{C_N}$

• C_eq → capacitância equivalente, medida em Faraday [F]

• C₁ → capacitância do primeiro capacitor, medida em Faraday [F]

• C₂ → capacitância do segundo capacitor, medida em Faraday [F]

• C_N → capacitância do énesimo capacitor, medida em Faraday [F]

Esquema de um circuito elétrico simples

O esquema do circuito elétrico simples é aquele que possui:

• uma tensão elétrica (pilha, bateria ou tomada),

• uma única corrente elétrica (fio condutor) e

• uma resistência elétrica (resistor), conforme demonstrado na imagem abaixo:

Quais são os elementos do circuito elétrico simples?

Existem diversos elementos que podemos instalar nos circuitos elétricos simples a fim de alcançar os mais diferentes objetivos, como capacitores, resistores, indutores, geradores, receptores, dispositivos de segurança e controle.

• Capacitores elétricos: são instalados nos circuitos elétricos para armazenamento de cargas elétricas e/ou diminuição das oscilações da corrente elétrica.

• Resistores elétricos: são instalados nos circuitos elétricos para resistirem à passagem de corrente elétrica e/ou transformação da energia elétrica em energia térmica.

• Indutores elétricos: são instalados nos circuitos elétricos para armazenamento de energia elétrica.

• Geradores elétricos: são instalados nos circuitos elétricos para transformação da energia mecânica, cinética, etc., em energia elétrica.

• Receptores elétricos: são instalados nos circuitos elétricos para transformação da energia elétrica em energia mecânica, cinética etc.

• Dispositivos de segurança (chaves, interruptores, fusíveis e disjuntores): são instalados nos circuitos elétricos para impedir acidentes devido a excessos de corrente elétrica.

• Dispositivos de controle (amperímetro, voltímetro, ohmímetro e multímetro): são instalados nos circuitos elétricos para medição da corrente elétrica, tensão elétrica ou resistência elétrica.

Acesse também: O que são circuitos elétricos mistos?

Funcionamento do circuito elétrico simples

O circuito elétrico simples funciona quando o associamos a uma tensão elétrica (diferença de potencial elétrico), o que faz com que os elétrons se propaguem pelo fio condutor através de uma corrente elétrica que percorrerá todos os elementos conectados ao circuito elétrico, podendo transformar essa energia elétrica em energia mecânica, térmica, sonora etc.

Exercícios resolvidos sobre circuito elétrico simples

Questão 1

(Espcex) O desenho abaixo representa um circuito elétrico composto por resistores ôhmicos, um gerador ideal e um receptor ideal.

A potência elétrica dissipada no resistor de 4 Ω do circuito é:

A) 0,16 W

B) 0,20 W

C) 0,40 W

D) 0,72 W

E) 0,80 W

Resolução:

Alternativa A.

Nesse circuito elétrico, temos uma malha composta por uma única corrente elétrica, então adotaremos o sentido da corrente elétrica e da malha como anti-horário.

Começando no resistor 3 Ω, calcularemos a corrente elétrica, empregando a Lei das Malhas, de Kirchhoff:

+ 3i - 8 + 3i + 4i + 6 = 0

+ 10i - 2 = 0

10i = 2

$i = \frac {2}{10}$

i = 0,2 A

Por fim, calcularemos a potência elétrica dissipada nesse resistor empregando a fórmula da potência elétrica:

P = U ∙ i

P =0,8 ∙ 0,2

P =0,16 W

Questão 2

(Uneb) Um resistor ôhmico, quando submetido a uma ddp de 40 V, é atravessado por uma corrente elétrica de intensidade 20 A. Quando a corrente que o atravessa for igual a 4 A, a ddp, em volts, nos seus terminais, será:

A) 8

B) 12

C) 16

D) 20

E) 30

Resolução:

Alternativa A.

Primeiramente, calcularemos a resistência do resistor, empregando a fórmula da 1ª lei de Ohm:

U = R ∙ i

40 = R ∙ 20

$R = \frac {40}{20}$

R = 2 Ω

Por fim, calcularemos a tensão elétrica quando esse resistor é atravessado pela nova corrente elétrica, também empregando a fórmula da 1ª lei de Ohm:

U = R ∙ i

U = 2 ∙ 4

U = 8 V

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). Editora Blucher, 2015.

SAMPAIO, José Luiz; CALÇADA, Caio Sérgio. Universo da Física: Ondulatória. Eletromagnetismo, Física Moderna. São Paulo: Atual, 2005.