Circuitos de Uma Malha com Duas Fontes Reais: Exemplo 27.01 Circuito De Uma Malha Com Duas Fontes Reais
Exemplo 27.01 Circuito De Uma Malha Com Duas Fontes Reais – Este artigo apresenta uma análise detalhada de circuitos elétricos de uma malha contendo duas fontes reais de tensão. A compreensão deste tipo de circuito é fundamental para a análise de sistemas elétricos mais complexos, uma vez que a maioria das fontes de tensão reais possui resistência interna, afetando o comportamento do circuito.
Introdução ao Circuito de Uma Malha com Duas Fontes Reais
Um circuito de uma malha com duas fontes reais de tensão consiste em um único caminho fechado para a corrente elétrica, com duas fontes de tensão conectadas a este caminho. Cada fonte real possui uma tensão nominal e uma resistência interna em série. A Lei de Kirchhoff das Tensões (LKT) é crucial para a análise deste tipo de circuito.
A LKT afirma que a soma algébrica das tensões em qualquer malha fechada é igual a zero. Fontes de tensão reais diferem de fontes ideais pela presença da resistência interna. Fontes ideais fornecem uma tensão constante independentemente da corrente, enquanto fontes reais têm sua tensão afetada pela corrente devido à queda de tensão na resistência interna.
Análise do Circuito Utilizando a LKT
Aplicando a LKT ao circuito “Exemplo 27.01” (assumindo valores hipotéticos para fins ilustrativos: V1 = 10V, R1 = 1Ω, V2 = 5V, R2 = 2Ω, R3 = 3Ω), obtemos uma equação que descreve o comportamento da corrente no circuito. A resolução desta equação permite determinar o valor da corrente.
| Passo | Descrição | Equação | Resultado |
|---|---|---|---|
| 1 | Aplicação da LKT | V1 – I*R1 – I*R3 – V2 – I*R2 = 0 | – |
| 2 | Simplificação da equação | 10 – I*1 – I*3 – 5 – I*2 = 0 | – |
| 3 | Agrupamento dos termos com I | 5 – 6I = 0 | – |
| 4 | Isolamento de I | 6I = 5 | – |
| 5 | Cálculo da corrente | I = 5/6 A | I ≈ 0.83 A |
Cálculo da Tensão e Corrente em Cada Elemento
Com o valor da corrente calculado, podemos determinar a tensão em cada resistor usando a Lei de Ohm (V = I*R). A corrente em cada resistor é a mesma, pois se trata de um circuito de uma malha. A comparação dos resultados com valores esperados, considerando as características das fontes reais, permite validar a análise.
Exemplo: Tensão em R1 = (5/6 A)
– (1 Ω) = 5/6 V; Tensão em R2 = (5/6 A)
– (2 Ω) = 10/6 V; Tensão em R3 = (5/6 A)
– (3 Ω) = 15/6 V.
Efeitos das Fontes Reais no Circuito
A resistência interna das fontes reais causa uma queda de tensão interna, reduzindo a tensão disponível para o restante do circuito e, consequentemente, a corrente. Em um circuito com fontes ideais (resistência interna zero), a corrente seria maior.
- Circuito com Fontes Reais (Exemplo numérico com valores hipotéticos): Corrente: ≈ 0.83 A; Tensão em R1: ≈ 0.83 V; Tensão em R2: ≈ 1.67 V; Tensão em R3: ≈ 2.5 V.
- Circuito com Fontes Ideais (mesmos valores de tensão, resistência interna zero): Corrente: 2.5 A; Tensão em R1: 2.5 V; Tensão em R2: 5 V; Tensão em R3: 7.5 V.
Simulação do Circuito, Exemplo 27.01 Circuito De Uma Malha Com Duas Fontes Reais
Para simular este circuito em um software como LTSpice ou Multisim, primeiramente, define-se o circuito com duas fontes de tensão DC. Cada fonte terá um valor de tensão especificado (por exemplo, V1 = 10V e V2 = 5V). Em seguida, adicionam-se os resistores com seus respectivos valores (R1 = 1Ω, R2 = 2Ω, e R3 = 3Ω).
A resistência interna de cada fonte real deve ser incluída como um resistor em série com cada fonte. A simulação é então executada para determinar a corrente e a tensão em cada componente. Os resultados da simulação devem ser comparados com os resultados calculados analiticamente.
Aplicações Práticas
Circuitos com duas fontes reais são comuns em diversos sistemas elétricos. Suas vantagens incluem a possibilidade de fornecer diferentes níveis de tensão em diferentes partes do circuito, enquanto as desvantagens incluem a redução da tensão e corrente devido às resistências internas.
Sistemas de alimentação de equipamentos eletrônicos, onde diferentes tensões são necessárias para diferentes componentes.
Circuitos de controle, onde duas fontes podem fornecer sinais de controle independentes.
Redes de distribuição de energia, onde as perdas devido à resistência das linhas de transmissão são consideradas como resistências internas das fontes.
Quais softwares podem ser usados para simular o Exemplo 27.01?
Além do LTSpice e Multisim, programas como o PSpice, o TINA-TI e o Qucs também são adequados para simular este tipo de circuito.
Como a tolerância dos componentes afeta os resultados?
A tolerância dos resistores e das fontes de tensão introduz incertezas nos cálculos. Simulações com variações nos valores dos componentes devem ser realizadas para avaliar o impacto dessa incerteza nos resultados.
Existe um método alternativo para resolver este circuito além da LKT?
Sim, o método de análise nodal ou o método de análise de malhas também podem ser aplicados, porém a LKT se mostra mais direta neste caso específico.