Circuito elétrico

O circuito elétrico é o conjunto de equipamentos elétricos ligados através de fios condutores que promovem a passagem de corrente elétrica. Os principais dispositivos elétricos são: capacitores, condutores, geradores, indutores, receptores, resistores, bem como os dispositivos de controle e de segurança.

Circuitos podem ter seus dispositivos ligados em série, em paralelo ou de forma mista e conseguem eliminar os picos de corrente elétrica, amplificar ou diminuir a tensão elétrica que entra, entre outras funções.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Elementos do circuito elétrico
• 2 - Tipos de circuito elétrico
  • Ligação em série
  • Ligação em paralelo
  • Ligações mistas
• 3 - Para que serve o circuito elétrico?
• 4 - Fórmulas do circuito elétrico
  • Primeira lei de Ohm
  • Potência elétrica
  • Resistência equivalente em uma ligação em série
  • Resistência equivalente em uma ligação paralela
  • Capacitância
  • Capacitância equivalente em uma ligação em série
  • Capacitância equivalente em uma ligação paralela
• 5 - Exercícios resolvidos sobre circuito elétrico

Elementos do circuito elétrico

Os circuitos elétricos são constituídos por vários elementos, os quais são inseridos de acordo com suas funções. Abaixo, veremos os elementos mais utilizados.

• Capacitores ou condensadores

São elementos que têm a capacidade de armazenar cargas elétricas por meio de uma diferença de potencial elétrico. Além disso, podem ser utilizados com a finalidade de diminuir as variações de corrente elétrica nos circuitos.

Os capacitores são representados por duas barras, como podemos ver na imagem abaixo:

• Condutores

Condutores são elementos que fazem com que as cargas elétricas consigam circular com mais facilidade no circuito elétrico.

• Dispositivos de controle

São elementos utilizados com a finalidade de controlar a medição de alguns elementos do circuito elétrico, tais como a corrente elétrica e a tensão elétrica. Alguns elementos de controle são os amperímetros, voltímetros e multímetros.

➢ Amperímetro: mede a corrente elétrica e deve ser conectado em série no circuito elétrico, já que possui resistência elétrica baixa.

➢ Voltímetro: mede a tensão elétrica e deve ser conectado em paralelo no circuito elétrico, já que possui resistência elétrica alta.

➢ Multímetro: mede a corrente elétrica, tensão elétrica e resistência elétrica.

• Dispositivos de segurança

São elementos de segurança do circuito elétrico. Caso haja excesso de passagem de corrente elétrica, eles conseguem interromper a transmissão de corrente para o restante do circuito, evitando assim curtos-circuitos e sobrecargas na rede elétrica. Alguns elementos utilizados são as chaves, interruptores, disjuntores e fusíveis.

➢ Chaves e interruptores: são dispositivos que abrem ou fecham os circuitos elétricos e podem interromper ou liberar a passagem de corrente elétrica.

➢ Fusíveis: dispositivos que rompem o filamento em seu interior devido à alta temperatura gerada durante a sobrecarga do circuito. Após isso ocorrer, devem ser descartados.

➢ Disjuntores: dispositivos que desligam quando ocorre sobrecarga do circuito, assim, podem ser reutilizados, já que não são destruídos.

• Geradores

São elementos que geram energia elétrica para o circuito elétrico, já que transformam outros tipos de energia em energia elétrica, devido à diferença de potencial entre os seus pontos que promove a movimentação dos elétrons através do circuito elétrico. Alguns geradores são: pilhas, baterias e tomadas.

Os geradores são representados por uma barra menor e uma barra maior, referente aos terminais, como podemos ver na imagem abaixo:

• Indutores

São elementos que conseguem armazenar energia elétrica. Os indutores são representados por uma mola, como podemos ver na imagem abaixo:

• Receptores

São elementos que conseguem converter energia elétrica em energia cinética (movimento). Alguns aparelhos que contêm receptores são o ventilador, liquidificador e computador. Seu símbolo é similar ao dos geradores, contudo, nos receptores, a corrente elétrica se move do menor potencial elétrico em direção ao maior.

• Resistores

São elementos que resistem à passagem da corrente elétrica devido à sua alta resistência elétrica. Além disso, conseguem converter energia elétrica em energia térmica (ou calor), algo chamado de efeito joule. Alguns aparelhos que contêm resistores são a chapinha de cabelo, ferro de passar roupas e ar-condicionado.

Os resistores são representados por um quadrado ou um zigue-zague, como podemos ver na imagem abaixo:

Tipos de circuito elétrico

Os circuitos podem ter seus elementos dispostos de diferentes formas: em série, em paralelo ou de forma mista.

Ligação em série

A ligação em série ocorre quando conectamos os elementos do circuito em um mesmo ramo, fazendo com que sejam atravessados pela mesma corrente elétrica, mas sem possuírem o mesmo valor de tensão elétrica. Abaixo, podemos ver um exemplo de uma ligação em série envolvendo lâmpadas.

Ligação em paralelo

A ligação em paralelo ocorre quando conectamos os elementos do circuito em diferentes ramos, fazendo com que não sejam atravessados pela mesma corrente elétrica, porém possuindo o mesmo valor de tensão elétrica. Abaixo, podemos ver um exemplo de ligação em paralelo envolvendo lâmpadas.

Ligações mistas

A ligação mista ocorre quando conectamos os elementos do circuito em série e em paralelo ao mesmo tempo. Abaixo, podemos ver um exemplo de ligação mista envolvendo lâmpadas.

Para que serve o circuito elétrico?

Os circuitos elétricos fazem parte da rede elétrica doméstica ou industrial e servem para conectar os equipamentos elétricos ou eletrodomésticos, fazendo-os funcionarem. Além disso, com os dispositivos que os compõem, é possível que os circuitos elétricos consigam eliminar picos de corrente elétrica, amplificar ou diminuir a tensão elétrica, entre outras funções.

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Fórmulas do circuito elétrico

Existem diversas fórmulas que utilizamos nos cálculos dos circuitos elétricos. Elas estão descritas abaixo.

Primeira lei de Ohm

\(U=R\bullet i\)

➢ 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

\(U=\frac{P}{i}\)

➢ 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

\({R_{eq}=R}_1+R_2\ldots R_N\)

➢ \(R_{eq}\) 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 enésimo resistor, medida em Ohm [Ω].

• Resistência equivalente em uma ligação paralela

\(\frac{1}{R_{eq}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\ldots\frac{1}{R_N}\)

➢ \(R_{eq} \)  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 enésimo 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 Ampere [A].

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

• Capacitância equivalente em uma ligação em série

\(\frac{1}{C_{eq}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}\ldots\frac{1}{C_N}\)

• \(C_{eq}\) 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 enésimo capacitor, medida em Faraday [F].

• Capacitância equivalente em uma ligação paralela

\({C_{eq}=C}_1+C_2\ldots C_N\)

• \(C_{eq}\) 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 enésimo capacitor, medida em Faraday [F].

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Exercícios resolvidos sobre circuito elétrico

Questão 1

(Enem) Três lâmpadas idênticas foram ligadas no circuito esquematizado. A bateria apresenta resistência interna desprezível, e os fios possuem resistência nula. Um técnico fez uma análise do circuito para prever a corrente elétrica nos pontos A, B, C, D e E, e rotulou essas correntes de IA, IB, IC, ID e IE, respectivamente.

O técnico concluiu que as correntes que apresentam o mesmo valor são:

a)  \({\ I}_A=I_E\) e \({\ I}_C=I_D\)

b)  \({\ I}_A={\ I}_B{\ =I}_E\) e \({\ I}_C=I_D\)

c)  \({\ I}_A={\ I}_B\), apenas

d)  \({\ I}_A={\ I}_B{\ =I}_E\), apenas

e)  \({\ I}_C=I_B\), apenas

Resolução:

Alternativa A

As correntes elétricas \({\ I}_A\) e \(I_E\) configuram a corrente total do circuito, então seus valores são iguais:

\({\ I}_A=I_E\)

Entretanto, como as lâmpadas são todas idênticas, as correntes elétricas que as atravessam possuem o mesmo valor:

\({\ I}_C=I_D\)

Questão 2

(Urca) Uma lâmpada possui a seguinte inscrição: 10 W e 2 V. Os valores da resistência elétrica dessa lâmpada e da corrente elétrica são, respectivamente, iguais a:

a) 0,4 Ω e 5 A

b) 12 Ω e 1 A

c) 0,5 Ω e 5 A

d) 5 Ω e 3 A

e) 2 Ω e 4 A

Resolução:

Alternativa A

Encontraremos o valor da resistência elétrica por meio da primeira lei de Ohm:

\(U=R\bullet i\)

\(2=R\bullet5\)

\(\frac{2}{5}=R\)

\(0,4\ \Omega=R\)

E calcularemos o valor da corrente elétrica com a fórmula da potência elétrica:

\(P=U\bullet i\)

\(10=2\bullet i\)

\(\frac{10}{2}=i\)

\(5\ A=i\)

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