Circuito elétrico simples

O circuito elétrico simples é um circuito da rede elétrica residencial, industrial ou comercial em que temos apenas uma corrente elétrica atravessando os seus elementos quando eles são conectados a uma diferença de potencial elétrico.

Leia também: Como funciona um transformador elétrico?

Resumo sobre circuito elétrico simples

• Os circuitos elétricos simples são os circuitos com uma corrente elétrica.

• Os elementos de um circuito elétrico simples podem ser: capacitores, resistores, indutores, geradores, receptores, dispositivos de controle e de segurança.

• O circuito elétrico simples inicia o seu funcionando quando ele é conectado a uma diferença de pontencial elétrico.

• Os circuitos elétricos podem ser simples, complexos, com elementos associados em série, em paralelo ou mistos.

• Os circuitos elétricos complexos são os circuitos com várias correntes elétricas.

• Os circuitos elétricos em série são os circuitos com elementos associados em série.

• Os circuitos elétricos em paralelo são os circuitos com elementos associados em paralelo.

• Os circuitos elétricos mistos são os circuitos com elementos associados em paralelo e série.

O que é circuito elétrico simples?

O circuito elétrico simples é a nomenclatura dada a um conjunto de elementos conectados por fios condutores a uma diferença de potencial elétrico, que serão percorridos por uma única corrente elétrica.

Elementos de um circuito elétrico simples

Nos circuitos elétricos simples podemos inserir vários elementos para atingir os mais diversos objetivos; abaixo selecionamos os principais elementos empregados em um circuito elétrico simples:

• Capacitores: são elementos empregados em um circuito elétrico simples com o objetivo de armazenar cargas elétricas e/ou diminuir as oscilações de corrente elétrica.

• Resistores: são elementos empregados em um circuito elétrico simples com o objetivo de se oporem à agem de corrente elétrica e/ou transformar a energia elétrica em calor.

• Indutores: são elementos empregados em um circuito elétrico simples com o objetivo de armazenar energia elétrica.

• Geradores: são elementos empregados em um circuito elétrico simples com o objetivo de gerar energia elétrica a partir de outras formas de energia. Saiba mais sobre geradores clicando aqui.

• Receptores: são elementos empregados em um circuito elétrico simples com o objetivo de transformar a energia elétrica em energia cinética.

• Dispositivos de segurança: são elementos empregados em um circuito elétrico simples com o objetivo de cessar a agem de corrente elétrica, evitando acidentes, como as chaves, interruptores, fusíveis e disjuntores.

• Dispositivos de controle: são aparelhos empregados em um circuito elétrico simples com o objetivo de medir a corrente elétrica, tensão elétrica ou resistência elétrica no circuito, como os amperímetros, voltímetros, ohmímetros e multímetros.

Veja também: O que é um curto-circuito?

Esquema de um circuito elétrico simples

O esquema do circuito elétrico simples pode ser representado de diversas maneiras distintas, sendo a sua forma mais simples representada na imagem abaixo, em que temos uma tensão elétrica, uma corrente elétrica e um resistor.

Como funciona um circuito elétrico simples?

O funcionamento de um circuito elétrico simples se inicia quando o conectamos a uma tensão elétrica (ou diferença de potencial elétrico – ddp) que transportará os elétrons por todos os elementos que estão conectados a ele, permitindo a transformação da energia elétrica em outras formas de energia, como a cinética, a térmica, a sonora e outras.

Diferenças entre circuito elétrico simples, circuito em série, circuito em paralelo e circuito misto

Os circuitos elétricos são classificados conforme a organização de seus elementos ou a maneira como eles estão interconectados; podem ser simples, complexos, em série, em paralelo ou mistos.

• Circuitos elétricos simples: são aqueles em que a corrente elétrica percorre apenas um caminho.

• Circuitos elétricos complexos: são aqueles em que a corrente elétrica percorre vários caminhos.

• Circuitos elétricos em série: são aqueles que têm elementos ligados em série, ou seja, no mesmo nó.

• Circuitos elétricos em paralelo: são aqueles que têm elementos ligados em paralelo, ou seja, em diferentes nós.

• Circuitos elétricos mistos: são aqueles que têm elementos ligados em série e em paralelo.

Fórmulas usadas no circuito elétrico simples

• Primeira lei de Ohm

\(U=R\cdot i\)

U é a tensão elétrica, medida em Volt [V].

R é a resistência elétrica, medida em Ohm \(Ω\).

i é a corrente elétrica, medida em Ampere [A].

• Potência elétrica

\(P = U \cdot i = \frac{U^2}{R} = R \cdot i^2 \)

U é a tensão elétrica, medida em Volt [V].

P é a potência elétrica, medida em Watt [W].

i é a corrente elétrica, medida em Ampere [A].

• Resistência equivalente em uma ligação em série

\(R_{\text{eq}} = R_{1} + R_{2} + \ldots + R_{N} \)

\({R_eq}\) é a resistência equivalente, medida em Ohm .

\({R_1}\) é a resistência do primeiro resistor, medida em Ohm \(Ω\).

\({R_2}\)é a resistência do segundo resistor, medida em Ohm \(Ω\).

\({R_N}\) é a resistência do énesimo resistor, medida em Ohm \(Ω\).

• Resistência equivalente em uma ligação paralela

\(\frac{1}{R_{\text{eq}}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \ldots + \frac{1}{R_{N}} \)

\({R_eq}\) é a resistência equivalente, medida em Ohm \(Ω\).

\({R_1}\) é a resistência do primeiro resistor, medida em Ohm \(Ω\).

\({R_2}\) é a resistência do segundo resistor, medida em Ohm \(Ω\).

\({R_N}\) é a resistência do énesimo resistor, medida em Ohm \(Ω\).

• Capacitância

\(C = \frac{Q}{U} \)

C é a capacitância, medida em Faraday [F] ou Coulomb/Volt [C/V].

Q é a carga armazenada, medida em Amperes [A].

U é a tensão elétrica, medida em Volt [V].

• Capacitância equivalente em uma ligação em série

\(\frac{1}{C_{\text{eq}}} = \frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} + \ldots + \frac{1}{C_{N}} \)

\({C_eq}\) é a capacitância equivalente, medida em Faraday [F].

\({C_1}\) é a capacitância do primeiro capacitor, medida em Faraday [F].

\({C_2}\) é a capacitância do segundo capacitor, medida em Faraday [F].

\({C_N}\) é a capacitância do énesimo capacitor, medida em Faraday [F].

• Capacitância equivalente em uma ligação paralela

\(C_{\text{eq}} = C_{1} + C_{2} + \ldots + C_{N} \)

\({C_eq}\) é a capacitância equivalente, medida em Faraday [F].

\({C_1}\) é a capacitância do primeiro capacitor, medida em Faraday [F].

\({C_2}\) é a capacitância do segundo capacitor, medida em Faraday [F].

\({C_N}\) é a capacitância do énesimo capacitor, medida em Faraday [F].

Saiba mais: O que determina a primeira lei de Ohm?

Exercícios resolvidos sobre circuito elétrico simples

01) (UEL PR) Pelo circuito elétrico esquematizado flui uma corrente elétrica:

A diferença de potencial, em Volts, nos terminais do resistor de \(2,0Ω \) e a potência nele dissipada, em Watts, são, respectivamente,

a) 1,0 e 0,50

b) 1,0 e 2,0

c) 2,0 e 2,0

d) 2,0 e 4,0

e) 4,0 e 8,0

Resolução:

Alternativa A. Nesse caso temos um circuito elétrico simples, em que podemos escrever uma expressão algébrica para resolvê-lo. Adotaremos o sentido da corrente elétrica e da malha como anti-horário. Então, iniciando do resistor de \(4 Ω\), obtemos:

\(+4i-7,5+2i+4i+2,5=0\)

\(+10i-5=0\)

\(10i=5\)

\(i = \frac{5}{10} \)

\(i=0,5 A\)

Depois, calcularemos a tensão elétrica no resitor de \(2,0 Ω\), através da 1ª lei de Ohm:

\(U=R\cdot i\)

\(U=2\cdot0,5\)

\(U=1 V\)

Por fim, calcularemos a potência elétrica dissipada nesse resistor, através da sua fórmula:

\(P=U\cdot i\)

\(P=1\cdot0,5\)

\(P=0,5 W\)

02) Um aparelho com uma resistência elétrica de \(27,5 Ω\) é conectado a uma diferença de potencial elétrico U e a a ser percorrido por uma corrente elétrica de 8 A. A partir dessas informações, determine a ddp em que se conecta o aparelho.

a) 50 V

b) 110 V

c) 180 V

d) 220 V

e) 300 V

Resolução:

Alternativa B. Calcularemos a diferença de potencial elétrico nesse circuito elétrico simples através da sua fórmula da 1ª lei de Ohm:

\(U=R\cdot i\)

\(U=27,5\cdot8\)

\(U=220 V\)

Fontes

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). Editora Blucher, 2015.

SAMPAIO, J. L.; CALÇADA, C. S. Universo da Física: Ondulatória. Eletromagnetismo, Física Moderna. São Paulo: Atual, 2005.