10: Circuitos de corrente contínua
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Nos capítulos anteriores, discutimos componentes elétricos, incluindo capacitores, resistores e diodos. Neste capítulo, usamos esses componentes elétricos em circuitos. Um circuito é uma coleção de componentes elétricos conectados para realizar uma tarefa específica. A segunda seção deste capítulo aborda a análise de circuitos em série e paralelos que consistem em resistores. Mais adiante neste capítulo, apresentaremos as equações e técnicas básicas para analisar qualquer circuito, incluindo aqueles que não são redutíveis por meio da simplificação de elementos paralelos e em série. Mas primeiro, precisamos entender como alimentar um circuito.
- 10.1: Prelúdio para circuitos de corrente contínua
- Um circuito amplificador capta um sinal de pequena amplitude e o amplifica para alimentar os alto-falantes dos fones de ouvido. Embora o circuito pareça complexo, na verdade ele consiste em um conjunto de circuitos em série, paralelos e paralelos em série.
- 10.2: Força eletromotriz
- Todas as fontes de tensão têm duas partes fundamentais: uma fonte de energia elétrica que tem uma força eletromotriz (emf) e uma resistência interna r. O emf é o trabalho realizado por carga para manter constante a diferença de potencial de uma fonte. O emf é igual à diferença de potencial entre os terminais quando nenhuma corrente está fluindo. A resistência interna r de uma fonte de tensão afeta a tensão de saída quando uma corrente flui. A saída de tensão de um dispositivo é chamada de tensão terminal.
- 10.3: Resistores em série e paralelos
- Basicamente, um resistor limita o fluxo de carga em um circuito e é um dispositivo ôhmico onde V = IR. A maioria dos circuitos tem mais de um resistor. Se vários resistores estiverem conectados juntos e conectados a uma bateria, a corrente fornecida pela bateria dependerá da resistência equivalente do circuito.
- 10.4: Regras de Kirchhoff
- As regras de Kirchhoff podem ser usadas para analisar qualquer circuito, simples ou complexo. As regras mais simples de conexão em série e paralela são casos especiais das regras de Kirchhoff. A primeira regra de Kirchhoff, também conhecida como regra de junção, se aplica à cobrança de uma junção. Corrente é o fluxo de carga; portanto, qualquer carga que flua para a junção deve fluir para fora. A segunda regra de Kirchhoff, também conhecida como regra do loop, afirma que a queda de tensão ao redor de um loop é zero.
- 10.5: Instrumentos de medição elétricos
- Os voltímetros medem a tensão e os amperímetros medem a corrente. Os medidores analógicos são baseados na combinação de um resistor e um galvanômetro, um dispositivo que fornece uma leitura analógica de corrente ou tensão. Os medidores digitais são baseados em conversores analógico-digitais e fornecem uma medição discreta ou digital da corrente ou tensão. Um voltímetro é colocado em paralelo com a fonte de tensão para receber a tensão total e deve ter uma grande resistência para limitar seu efeito no circuito. Um amperímetro é colocado em
- 10.6: Circuitos RC
- Um circuito RC é aquele que tem um resistor e um capacitor. A constante de tempo θpara um circuito RC é τ=RC. Quando um capacitor inicialmente descarregado em série com um resistor é carregado por uma fonte de tensão contínua, o capacitor se aproxima assintoticamente da carga máxima. Conforme a carga no capacitor aumenta, a corrente diminui exponencialmente em relação à corrente inicial.
- 10.7: Fiação doméstica e segurança elétrica
- A eletricidade apresenta dois riscos conhecidos: térmica e de choque. Um risco térmico é aquele em que uma corrente elétrica excessiva causa efeitos térmicos indesejados, como iniciar um incêndio na parede de uma casa. Um risco de choque ocorre quando uma corrente elétrica passa por uma pessoa. Os choques variam em gravidade, desde dolorosos, mas inofensivos, até letalidade de parar o coração. Nesta seção, consideramos esses riscos e os vários fatores que os afetam de maneira quantitativa.