21: Circuitos, bioeletricidade e instrumentos de corrente contínua
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Essa coleção de módulos leva o tópico de circuitos elétricos um passo além de circuitos simples. Quando o circuito é puramente resistivo, tudo neste módulo se aplica tanto à corrente contínua quanto à corrente alternada. As coisas se tornam mais complexas quando a capacitância está envolvida. Consideramos o que acontece quando os capacitores são conectados a fontes de tensão DC, mas a interação dos capacitores e outros dispositivos não resistivos com a corrente alternada é deixada para um capítulo posterior. Finalmente, vários instrumentos DC importantes, como medidores que medem tensão e corrente, são abordados neste capítulo.
- 21.0: Prelúdio de circuitos e instrumentos DC
- Circuitos elétricos são comuns. Alguns são simples, como aqueles em lanternas. Outros, como os usados em supercomputadores, são extremamente complexos.
- 21.1: Resistores em série e paralelos
- A maioria dos circuitos tem mais de um componente, chamado de resistor, que limita o fluxo de carga no circuito. Uma medida desse limite no fluxo de carga é chamada de resistência. As combinações mais simples de resistores são as conexões em série e paralelas. A resistência total de uma combinação de resistores depende de seus valores individuais e de como eles estão conectados.
- 21.2: Força eletromotriz - Tensão terminal
- Se você conectar um número excessivo de luzes de 12 V em paralelo à bateria de um carro, elas ficarão fracas mesmo quando a bateria estiver nova e mesmo que os fios das luzes tenham uma resistência muito baixa. Isso implica que a tensão de saída da bateria é reduzida pela sobrecarga. A razão para a diminuição da tensão de saída de baterias descarregadas ou sobrecarregadas é que todas as fontes de tensão têm duas partes fundamentais: uma fonte de energia elétrica e uma resistência interna. Esta seção examina ambos.
- 21.3: Regras de Kirchhoff
- Muitos circuitos complexos não podem ser analisados com as técnicas em série paralelas desenvolvidas anteriormente. Existem, no entanto, duas regras de análise de circuitos que podem ser usadas para analisar qualquer circuito, simples ou complexo. Essas regras são casos especiais das leis de conservação de carga e conservação de energia. As regras são conhecidas como regras de Kirchhoff, em homenagem ao inventor Gustav Kirchhoff (1824—1887).
- 21.4: Voltímetros e amperímetros DC
- Voltímetros medem a tensão, enquanto os amperímetros medem a corrente.
- 21.5: Medidas nulas
- As medições padrão de tensão e corrente alteram o circuito que está sendo medido, introduzindo incertezas nas medições. Os voltímetros consomem alguma corrente extra, enquanto os amperímetros reduzem o fluxo de corrente. As medições nulas equilibram as tensões para que não haja corrente fluindo pelo dispositivo de medição e, portanto, nenhuma alteração do circuito que está sendo medido.
- 21.6: Circuitos DC contendo resistores e capacitores
- Quando você usa uma câmera com flash, leva alguns segundos para carregar o capacitor que alimenta o flash. O flash de luz descarrega o capacitor em uma pequena fração de segundo. Por que o carregamento demora mais do que o descarregamento? Essa questão e vários outros fenômenos que envolvem carregamento e descarregamento de capacitores são discutidos neste módulo.
Miniatura: diagrama de circuito de ponte de Wheatstone usado para medir uma resistência elétrica desconhecida ao equilibrar duas pernas de um circuito de ponte, uma das quais inclui o componente desconhecido. O principal benefício de uma ponte de trigo é sua capacidade de fornecer medições extremamente precisas. (CC-SA-BY-3.0; Rhdv);