As leis básicas da eletricidade, que cada circuito elétrico precisa obedecer, concentram-se em vários parâmetros básicos do circuito — tensão, corrente, potência e resistência — e definem como eles são inter-relacionados. Essas leis foram descobertas por Georg Ohm e Gustav Kirchhoff, portanto, são conhecidas como lei de Ohm e leis de Kirchhoff. Veremos o que é e o que significa Ohm.
A compreensão dessas regras básicas é fundamental para qualquer pessoa que esteja projetando um circuito, eletrônica ou sistema elétrico e o que tudo isso significa.
Em resumo: As principais leis de circuito elétrico são…
- Lei de Ohm: V = IR, onde V é a diferença de potencial elétrico (tensão), I é a corrente elétrica e R é a resistência elétrica.
- Lei de Kirchhoff da corrente: a soma das correntes que entram em um ponto de um circuito é igual à soma das correntes que saem desse ponto.
- Lei de Kirchhoff da tensão: a soma das quedas de tensão em um circuito fechado é igual à soma das elevações de tensão.
Circuito elétrico: O que significa Ohm
O nome desta unidade é uma homenagem a Georg Simon Ohm (1787–1854), que descobriu relações matemáticas extremamente simples envolvendo as dimensões dos condutores e as grandezas elétricas, definindo o conceito de resistência elétrica e formulando o que foi chamada Lei de Ohm.
O que significa Ohm? A lei de Ohm é a relação entre tensão, corrente e resistência em um circuito e é a fórmula mais comum (e mais simples) usada na eletrônica. ,
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Leis da eletricidade: Lei de Ohm e Kirchhoff
Leis básicas circuito elétrico: A Lei de Ohm
Primeira lei de Ohm
A Primeira Lei de Ohm versa sobre a resistência elétrica dos condutores, determinando a relação de proporcionalidade entre a corrente elétrica que passa por um dispositivo e a diferença de potência a qual o dispositivo está submetido.
Esse princípio indica também que a intensidade de corrente elétrica do condutor de resistência constante é proporcional à diferença de potencial aplicada entre suas extremidades. Esse tipo de condutor recebe o nome condutor ôhmico.
Para determinar essa lei, utiliza-se a seguinte fórmula:
Ou
Em que:
R: resistência (Ohm)
U: diferença de potencial elétrico (Volts)
I: intensidade da corrente elétrica (Ampére)
Segunda Lei de Ohm
A Segunda Lei de Ohm corresponde aos fatores que interferem na resistência elétrica. Essa lei estabelece que a resistência depende da espessura e comprimento do condutor e do material de que ele é constituído, indicando ainda que é diretamente proporcional ao comprimento do condutor e inversamente proporcional a sua espessura.
A equação que expressa a Segunda lei de Ohm é a seguinte:
Em que:
R: resistência
O Símbolo grego: resistividade do condutor
L: comprimento
A: área de secção transversal
Ressalta-se que somente algumas faixas de temperatura de campo elétrico são válidas para essa lei. Ou seja, não inclui alguns dispositivos à base de semicondutores como diodos e transistores que considerados não ôhmicos.
A lei de Ohm pode ser escrita de várias maneiras, todas as quais são comumente usadas.
- A corrente que flui através de uma resistência é igual à tensão através da resistência dividida pela resistência (I = V / R).
- A tensão é igual à corrente que flui através de um resistor multiplicado por sua resistência (V = IR)
- A resistência é igual à tensão através de um resistor dividida pela corrente que flui através dele (R = V / I).
A lei de Ohm também é útil para determinar a quantidade de energia que um circuito usa, porque o consumo de energia de um circuito é igual à corrente que flui através dele, multiplicada pela tensão (P = IV).
As leis de Ohm determinam o consumo de energia de um circuito, desde que duas das variáveis na lei de Ohm sejam conhecidas pelo circuito.
Uma das aplicações mais básicas da lei de Ohm e da relação de potência é determinar quanta energia é dissipada como calor em um componente. Saber isso é fundamental para que o componente de tamanho certo com a potência adequada seja selecionado para a aplicação.
A fórmula, com substituições progressivas, é:
P = IV => P = (V / R) * V => P = (5 volts ^ 2) / 50ohms) = 0,5 watts
Portanto, você precisa de um resistor com uma classificação de potência ainda maior que 0,5 watts. O conhecimento do uso de energia dos componentes em um sistema permite saber se podem ser necessários problemas térmicos ou refrigeração adicionais e determina o tamanho da fonte de alimentação do sistema.
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Leis básicas da eletricidade: Tabela de Ohm
| Símbolo | Nomenclatura do INMETRO | Designações no português europeu | Designações no português brasileiro | 10n | Escala curta | Escala longa | Equivalente numérico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| YΩ | yottaohm | yottaómio iotaómio | yottaômio iotaômio | 1024 | Septilhão | Quadrilião | 1 000 000 000 000 000 000 000 000 |
| ZΩ | zettaohm | zettaómio zetaómio | zettaômio zetaômio | 1021 | Sextilhão | Milhar de trilhão | 1 000 000 000 000 000 000 000 |
| EΩ | exaohm | exaómio | exaômio | 1018 | Quintilhão | Trilhão | 1 000 000 000 000 000 000 |
| PΩ | petaohm | petaómio | petaômio | 1015 | Quadrilhão | Milhar de bilhão | 1 000 000 000 000 000 |
| TΩ | teraohm | teraómio | teraômio | 1012 | Trilhão | Bilhão | 1 000 000 000 000 |
| GΩ | gigaohm | gigaómio | gigaômio | 109 | Bilhão | Milhar de milhão | 1 000 000 000 |
| MΩ | megaohm | megaómio | megaômio | 106 | Milhão | Milhão | 1 000 000 |
| kΩ | quiloohm kiloohm | quilo-ómio | quilo-ômio | 103 | Mil | Milhar | 1 000 |
| hΩ | hectoohm | hecto-ómio | hecto-ômio | 10² | Cem | Centena | 100 |
| daΩ | decaohm | decaómio | decaômio | 10¹ | Dez | Dezena | 10 |
| Ω | ohm | ómio | ômio | 100 | Unidade | Unidade | 1 |
| dΩ | deciohm | deciómio | deciômio | 10−1 | Décimo | Décimo | 0,1 |
| cΩ | centiohm | centiómio | centiômio | 10−2 | Centésimo | Centésimo | 0,01 |
| mΩ | miliohm | miliómio | miliômio | 10−3 | Milésimo | Milésimo | 0,001 |
| µΩ | microohm | micro-ómio | micro-ômio | 10−6 | Milionésimo | Milionésimo | 0,000 001 |
| nΩ | nanoohm | nano-ómio | nano-ômio | 10−9 | Bilionésimo | Milésimo de milionésimo | 0,000000001 |
| pΩ | picoohm | pico-ómio | pico-ômio | 10−12 | Trilionésimo | Bilionésimo | 0,000000000001 |
| fΩ | femtoohm | femto-ómio | femto-ômio | 10−15 | Quadrilionésimo | Milésimo de bilionésimo | 0,000000000000001 |
| aΩ | attoohm | atto-ómio ato-ómio | atto-ômio ato-ômio | 10−18 | Quintilionésimo | Trilionésimo | 0,000000000000000001 |
| zΩ | zeptoohm | zepto-ómio | zepto-ômio | 10−21 | Sextilionésimo | Milésimo de trilionésimo | 0,000000000000000000001 |
| yΩ | yoctoohm | yocto-ómio iocto-ómio | yocto-ômio iocto-ômio | 10−24 | Septilionésimo | Quadrilionésimo | 0,000000000000000000000001 |
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Os múltiplos e submúltiplos são as unidades derivadas do Ohm com algum fator para representar em menos algarismos grandezas de dimensões bem maiores ou bem menores que as unidades de Ohms.
Para tal fim, são utilizados os Prefixos do Sistema Internacional de Unidades. Entretanto, há certas variações.
A nomenclatura do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO) apresenta designações conforme a Portaria n.º 590 de 2013 do INMETRO, que tratou do “Quadro Geral de Unidades de Medida” adotado pelo Brasil.
Ela traça certas determinações reconhecidamente em desacordo com o Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa de 1990 e “certas regras usuais de formação do plural”, nomeadamente explicitadas nos itens 3.1.2 e 3.2.b.
Como há outras grafias reconhecidas por autoridades lexicográficas e em uso vigente, a tabela abaixo apresenta ainda designações conforme regras e construções usuais da gramática da língua portuguesa, tanto em relação aos prefixos do SI quanto ao nome da unidade.
O ômio, ou ohm, cujo símbolo é Ω e respectivos plurais são “ômios”, “ómios” e “ohms”, é a unidade de medida da resistência elétrica, padronizada pelo Sistema Internacional de Unidades (SI).
Corresponde à relação entre a tensão (medida em volts) e uma corrente (medida em amperes) sobre um elemento, seja ele um condutor ou isolante.
Exemplificando: um condutor que tenha uma resistência elétrica de 1 ohm causará uma queda de tensão de 1 volt (ou vóltio) a cada 1 ampere de corrente que passar por ele. Esta é uma das coisas mais importantes quando se quer saber o que significa ohm.
É simbolizado pela letra grega ômega maiúsculo (Ω) e seus múltiplos mais usados são o quilo-ômio (kΩ) — equivalente a mil Ohms — e o megaómio (MΩ) — equivalente a um milhão de Ohms.
O instrumento de medição da resistência elétrica em ómios é denominado omiômetro, omiômetro, omímetro ou omômetro.
Leis básicas da eletricidade: Leis de Kirchhoff
Gustav Robert Kirchhoff foi um físico alemão. Suas contribuições científicas foram principalmente no campo dos circuitos elétricos, na espectroscopia, na emissão de radiação dos corpos negros e na teoria da elasticidade (modelo de placas de Kirchhoff–Love). Kirchhoff propôs o nome de “radiação do corpo negro” em 1862.
As Leis de Kirchhoff regem a associação de componentes num circuito. Ao contrário da Lei de Ohm, cujo âmbito é a resistência, as Leis de Kirchhoff das tensões e das correntes estabelecem as regras às quais devem respeitar as associações de componentes.
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Leis de Kirchhoff das correntes
A Lei de Kirchhoff das correntes afirma serem idênticos os somatórios das correntes incidentes e divergentes em qualquer nó de um circuito, ao passo que a Lei das tensões afirma que é nulo o somatório das tensões aos terminais dos componentes situados ao longo de um caminho fechado.
Uma associação de componentes elétricos constitui um circuito quando verifica simultaneamente as Leis de Kirchhoff e as características tensão-corrente dos componentes, que no caso particular da resistência se designa por Lei de Ohm.
A aplicação conjunta das Leis de Kirchhoff e de Ohm permite obter um conjunto de equações cuja resolução conduz aos valores das correntes e das tensões aos terminais dos componentes.
Para além de permitir resolver os circuitos, as leis referidas possibilitam ainda a derivação de um conjunto de regras simplificativas da análise dos circuitos.
Designadamente, as regras de associação em série e em paralelo de resistências, as regras dos divisores de tensão e de corrente, as regras de transformação entre fontes de tensão e de corrente, as regras de associação de fontes de corrente e de tensão, etc.
Circuito de Kirchhoff
As leis de circuito de Kirchhoff unem a lei de Ohm em um sistema completo.
A lei atual de Kirchhoff segue o princípio de conservação de energia e afirma que a soma de toda a corrente que flui para um nó (ou ponto) em um circuito é igual à soma da corrente que flui para fora do nó.
Um exemplo simples da Lei Atual de Kirchhoff é uma fonte de alimentação e um circuito resistivo com vários resistores em paralelo. Um dos nós do circuito é onde todos os resistores se conectam à fonte de alimentação.
Nesse nó, a fonte de alimentação está gerando corrente no nó e a corrente fornecida é dividida entre os resistores e flui para fora desse nó e para os resistores.
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Lei da Tensão de Kirchoff
A Lei de Tensão de Kirchhoff também segue o princípio de conservação de energia e afirma que a soma de todas as tensões em um circuito completo de um circuito deve ser igual a zero.
Estendendo o exemplo anterior de uma fonte de alimentação com vários resistores em paralelo entre a fonte de alimentação e o terra, cada loop individual da fonte de alimentação, um resistor e o terra observa a mesma tensão no resistor, uma vez que existe apenas um elemento resistivo.
Se um loop tivesse um conjunto de resistores em série, a tensão em cada resistor seria dividida conforme a relação da lei de Ohm.
Se você não achou a informação sobre Lei de Ohm e Kirchhoff que procura ou se ainda tem alguma pergunta, sinta-se a vontade para deixar seus comentários abaixo.
Lei de Potência Elétrica: Medindo a Energia
A Lei de Potência Elétrica relaciona a potência elétrica (P), a corrente (I) e a tensão (V) em um circuito. A fórmula é simples:
P = V * I
Essa lei é fundamental para calcular a quantidade de energia elétrica consumida ou fornecida por um dispositivo ou componente em um circuito. É uma ferramenta crítica para a medição de energia elétrica em residências, indústrias e sistemas elétricos em grande escala.
Aplicações Práticas das leis da eletricidade
As leis da eletricidade não são meramente teóricas; elas têm aplicações práticas que afetam diretamente nossas vidas diárias:
- Eletrônica e Circuitos Integrados: No mundo da eletrônica, essas leis são a base para o projeto e a manutenção de circuitos eletrônicos, encontrados em dispositivos como computadores, smartphones, televisores e sistemas de áudio. A Lei de Ohm, em particular, é essencial para dimensionar e projetar resistores e outros componentes de circuitos.
- Engenharia Elétrica e Sistemas de Energia: Engenheiros elétricos usam as leis da eletricidade para projetar sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Eles aplicam as Leis de Kirchhoff para garantir que as redes elétricas funcionem de maneira eficiente e segura, mantendo a qualidade do fornecimento de energia.
- Indústria e Automação: Em ambientes industriais, as leis elétricas são aplicadas para controlar máquinas, motores elétricos e sistemas de automação. Isso é crucial para a produção industrial, onde a precisão e a confiabilidade são essenciais.
- Eletrodomésticos e Consumo de Energia: No lar, a compreensão das leis elétricas é vital para a fabricação e o uso de eletrodomésticos como geladeiras, máquinas de lavar, fornos elétricos e muitos outros. Isso ajuda a otimizar o consumo de energia e a eficiência desses dispositivos, economizando recursos e dinheiro.
As leis da eletricidade, incluindo a Lei de Ohm, as Leis de Kirchhoff e a Lei de Potência Elétrica, são as bases sólidas sobre as quais repousa a eletrônica moderna, a engenharia elétrica e a nossa sociedade altamente eletrificada.
Seja na construção de dispositivos eletrônicos, no gerenciamento de sistemas de energia ou na otimização do consumo de energia em nossas casas, as leis da eletricidade são essenciais para nossa vida moderna.
