Em algumas situações, o profissional precisa saber dimensionar as grandezas físicas de um circuito elétrico, tais como a corrente elétrica

Em algumas situações, o profissional precisa saber dimensionar as grandezas físicas de um circuito elétrico, tais como a corrente elétrica, resistência e potencial elétrico. Conhecer essas grandezas é crucial para a segurança, eficiência e funcionamento do circuito. Em algumas situações, quando nos deparamos com tensões contínuas e resistores, podemos realizar cálculos simplificando o circuito por partes, usando resistores equivalentes. Quando o circuito não pode ser simplificado usando resistores equivalentes, utilizamos a conservação da energia para análise, proposta pelo físico alemão Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887), que sistematizou duas leis que nos permitem resolver circuitos com várias malhas.

Suponha que tenhamos um circuito elétrico de corrente contínua, como mostra a Figura 1, e os fios são de resistência desprezível. Ԑ1=10V e Ԑ2=5V, e temos os seguintes resistores: R1=5Ω, R2=5Ω e R3=10Ω.

​Figura 1 - Circuito de duas malhas

Fonte: adaptada de: Halliday, Resnick e Walker (2016).

Fontes: adaptações de: GUIMARÃES, J. O. de S. Física geral e experimental II. Maringá: UniCesumar, 2019.

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. Volume 3: Eletromagnetismo. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.

Utilizando as Leis das correntes de Kirchhoff, faça o que se pede:

a) Monte as equações utilizando a regra dos nós com relação a i1, i2 e i3.

b) Monte as equações das malhas: da esquerda (abda) e da direita (bcdb).

c) Encontre os valores das correntes i1, i2 e i3.

d) Qual a diferença de potencial do ponto “a” até o ponto “d” (Va-Vd)?

e) Os sentidos das correntes no esquema da Figura 1 estão corretos? Por quê?

f) Na Figura 1 temos duas malhas, com ε1 e ε2. Esses elementos neste circuito são duas fontes? Ou um está como fonte e o outro está como receptor? Qual seria a fonte e qual seria o receptor? Justifique sua resposta.