Eletricidade é o movimento de cargas elétricas que circulam por um condutor. Este movimento é realizado de acordo com certas propriedades físicas. Essas propriedades são coletadas em uma série de leis e teoremas que os cientistas desenvolveram ao longo da história.
As leis e teoremas mais importantes relacionados à energia elétrica são:
Lei de Coulomb
A lei de Coulomb afirma que a força elétrica de dois objetos carregados é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. A lei de Coulomb também diz que essa força é diretamente proporcional ao produto das cargas.
Essa lei foi introduzida pela primeira vez em 1785 pelo físico Charles-Augustin de Coulomb .
Lei de Ampère
A lei de Ampère foi desenvolvida pelo francês André-Marie Ampère em 1831. A lei de Ampère relaciona um campo magnético estático à causa que o causa. Mais tarde, James Clerk Maxwell o corrigiu e ele se tornou parte das equações de Maxwell.
A lei de Ampère indica que a circulação da intensidade do campo magnético em um contorno fechado é proporcional à corrente elétrica que flui nesse contorno.
Lei de ohm
A lei de Ohm afirma que a intensidade da corrente elétrica fluindo de um condutor conectando dois pontos é diretamente proporcional à tensão entre os dois pontos e inversamente proporcional à resistência elétrica do condutor.
A lei de Ohm consegue descrever com grande precisão o comportamento de quase todos os materiais eletricamente condutores. No entanto, existem alguns materiais condutores que não seguem esta lei. Estes são chamados de materiais condutores não ôhmicos.
A lei deve seu nome ao físico alemão George Ohm. Em 1827, George Ohm descreveu as correntes e tensões que ocorrem em circuitos elétricos simples. Em sua homenagem, a resistência é expressa em Ohms (ω).
Lei de Faraday
A lei de indução eletromagnética de Faraday é uma lei básica do eletromagnetismo, com:
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um transformador
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um elemento de indutância
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uma pluralidade de operação de gerador de perto.
A lei afirma que:
A magnitude da força eletromotriz induzida em qualquer circuito fechado é igual à taxa de variação do fluxo magnético através do circuito.
Esta lei foi descoberta por Michael Faraday em 1831. Joseph Henry descobriu esta lei antes de Faraday em um estudo independente em 1830, mas ele não publicou esta descoberta. Portanto, essa lei é chamada de lei de Faraday.
Tradicionalmente, existem duas maneiras de alterar o fluxo magnético no circuito. Quanto à força eletromotriz induzida, o que muda é o seu próprio campo elétrico, como mudar a corrente que o campo gera (como um transformador). Quanto à força motriz eletromotriz, o que muda é o movimento de todo ou parte do circuito no campo magnético, como em um gerador de mesma polaridade.
Lei atual de Kirchhoff (primeira lei de Kirchhoff):
A lei das correntes de Kirchhoff se aplica a uma corrente que passa por um nó de um circuito elétrico fechado em estado estacionário.
De acordo com a lei de Kirchhoff, a soma algébrica das correntes que entram em qualquer nó de um circuito elétrico (com um sinal diferente se entrarem ou saírem) é zero.
Lei do estresse de Kirchhoff (segunda lei de Kirchhoff)
Em geral, a lei de tensão de Kirchhoff afirma que a soma algébrica das quedas de tensão atuando entre os pares de pontos no espaço que formam qualquer sequência fechada (orientada) é igual a zero.
Na formulação mais simples, a lei diz que a soma algébrica do potencial elétrico ao longo de uma linha fechada (com o sinal apropriado dependendo da direção de deslocamento da malha) é igual a zero.
Teorema de Thévenin
O teorema de Thévenin se refere a qualquer circuito linear com apenas fontes de tensão e corrente e resistores. O teorema afirma que se os pontos A e B estão disponíveis, é equivalente a uma única fonte de tensão V e um único resistor R em série com ela.
O teorema de Bernard Thévenet é a afirmação de que qualquer fonte pode ser substituída de forma equivalente por uma fonte de tensão ideal conectada em série e resistência interna.
Este teorema é uma afirmação dupla do teorema de Norton sobre a substituição equivalente de um circuito arbitrário por uma fonte de corrente ideal e um resistor conectado em paralelo.
Em outras palavras, a corrente em qualquer resistor Zn conectado a qualquer circuito é igual à corrente no mesmo resistor Zn conectado a uma fonte de tensão ideal com uma tensão igual à tensão de circuito aberto do circuito. Além disso, possui uma resistência interna Zi igual à resistência total da "parte fechada" do circuito. Essa resistência é determinada pelo lado do terminal Zn, desde que todas as fontes dentro do circuito sejam substituídas por impedâncias iguais às impedâncias internas dessas fontes.
Teorema de Norton
No campo dos circuitos elétricos, o teorema de Norton afirma que qualquer circuito linear, por mais complexo que seja, visto dos dois nós A e B, é equivalente a um gerador de corrente real que consiste em um gerador de corrente ideal em paralelo com uma resistência. A equivalência é limitada à tensão e corrente nos nós A e B.
O teorema de Norton é uma extensão do teorema de Thévenin e foi obtido em 1926 por duas pessoas diferentes ao mesmo tempo:
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Hans Ferdinand Mayer (1895-1980), um pesquisador da Hause-Siemens
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Edward Lawry Norton (1898-1983), um laboratório Bell. engenheiro.
Apenas Mayer publicou seu trabalho, mas Norton divulgou seu trabalho por meio de um relatório técnico interno da Bell Laboratories.
Teorema da superposição
O teorema da superposição afirma que em um circuito linear com mais de uma fonte independente, o efeito de todas as fontes em uma impedância é a soma dos efeitos de cada fonte independentemente, substituindo outras fontes de tensão por um curto-circuito e substituindo todas as outras fontes de corrente com um circuito aberto.
