Um circuito elétrico é um sistema formado por um conjunto de elementos elétricos interligados. Possui um ou mais caminhos fechados que podem ser percorridos por uma corrente elétrica.
Uma corrente elétrica é o movimento de cargas elétricas livres de maneira ordenada. Normalmente essas cargas são elétrons que se movem do pólo negativo para o pólo positivo. Dependendo do movimento descrito pelas cargas elétricas, distinguimos dois tipos de correntes: corrente contínua e corrente alternada.
A intensidade da corrente indica a quantidade de elétrons que circularão por uma seção de um condutor durante um determinado tempo.
Diagramas elétricos ou esquemas com símbolos eletrônicos padronizados são usados para representar circuitos elétricos.
Componentes de um circuito elétrico
Os componentes básicos de um circuito elétrico são os seguintes:
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Gerador: O gerador elétrico é o elemento encarregado de gerar a corrente elétrica mantendo uma diferença de potencial entre as extremidades do circuito. Por exemplo, uma bateria ou um painel fotovoltaico.
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Condutor: o condutor de corrente é por onde se movimentam os elétrons acionados pelo gerador elétrico. O material utilizado deve ser eletricamente condutor. Os elementos mais condutores da tabela periódica são prata, cobre e ouro.
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Resistência elétrica: as resistências são elementos que se opõem à passagem da corrente elétrica. São os elementos do circuito que mais perdem energia útil na forma de calor segundo a lei de Joule.
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Receptores: Os receptores convertem eletricidade em outro tipo de energia. Lâmpadas e motores elétricos são exemplos de receptores.
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Elementos de controle: a função desses elementos é cortar ou direcionar o fluxo de corrente dentro do circuito. Alguns exemplos são botões, interruptores e alternadores.
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Capacitores: Um capacitor é um elemento com capacidade de armazenar energia elétrica e que pode ser liberada posteriormente.
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Indutores: eles armazenam energia na forma de um campo magnético quando a corrente flui através deles. Eles são comuns em circuitos de filtro e circuitos de temporização.
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Diodos: permitem que a corrente flua em apenas uma direção. Eles são usados em circuitos retificadores e para proteger componentes sensíveis à polaridade.
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Transistores: Atuam como interruptores ou amplificadores de sinais elétricos. Eles são essenciais em eletrônica digital e amplificadores de áudio.
Os elementos de um circuito elétrico podem ser conectados em série e em paralelo. Por exemplo, em receptores seriais, os receptores são conectados uns aos outros.
Nos circuitos em série, a intensidade da corrente é idêntica em todos os elementos. No entanto, em circuitos paralelos nos quais flui uma corrente, as correntes se somam.
Tipos de circuitos elétricos
Existem vários tipos de circuitos, cada um com características e aplicações específicas. Abaixo estão alguns dos tipos mais comuns:
Circuito em série
Um circuito em série é aquele em que os componentes são conectados um após o outro, criando um único caminho para o fluxo da corrente. A corrente é constante em todo o circuito, o que significa que a mesma corrente passa por cada componente em sequência.
A tensão é dividida entre os componentes, o que significa que a soma das quedas de tensão em cada componente é igual à tensão da fonte. Se um componente de um circuito em série for desconectado ou removido, todo o fluxo de corrente no circuito é interrompido.
Circuito paralelo
Um circuito paralelo implica que os componentes estão conectados em vários caminhos para que a corrente flua. A tensão é a mesma em todos os componentes do circuito paralelo, mas a corrente é dividida entre eles.
Se um componente de um circuito paralelo for desconectado ou removido, os outros continuarão a funcionar sem interrupção.
Circuito misto
Um circuito misto é uma combinação de circuitos em série e em paralelo.
Pode haver várias ramificações em paralelo e dentro de cada ramificação pode haver componentes conectados em série.
Os circuitos mistos são comumente usados em aplicações onde é necessária uma combinação de funções, como circuitos elétricos complexos.
Circuito em corrente contínua (CC ou DC)
Um circuito de corrente contínua implica que a corrente flui em apenas uma direção constante.
Esse tipo de circuito é comumente encontrado em baterias, dispositivos eletrônicos portáteis e sistemas de alimentação CC.
Circuito em corrente alternada (AC)
Num circuito de corrente alternada, o sentido da corrente é periodicamente invertido, oscilando entre valores positivos e negativos.
A maioria das redes elétricas residenciais e comerciais usa corrente alternada para distribuição de energia.
Circuitos trifásicos
Circuitos trifásicos são usados em aplicações industriais e comerciais para fornecer energia elétrica com eficiência.
Eles consistem em três fases de corrente alternada 120 graus defasadas entre si, o que permite uma transmissão de energia mais equilibrada e eficiente.
Circuitos digitais
Os circuitos digitais são utilizados na eletrônica para processar sinais digitais, que são representados por valores discretos (0 e 1).
Exemplos comuns incluem portas lógicas, flip-flops, microcontroladores e circuitos integrados digitais.
Circuitos analógicos
Circuitos analógicos são usados para processar sinais analógicos, que são contínuos em sua representação.
Os exemplos incluem amplificadores de áudio, circuitos de rádio e sensores.
Circuitos de energia
Esses circuitos são usados em sistemas elétricos de alta potência, como sistemas de distribuição de energia elétrica e sistemas de controle de motores.
Leis fundamentais dos circuitos elétricos
As leis fundamentais dos circuitos elétricos são princípios que regem o comportamento da corrente elétrica e da tensão nos circuitos elétricos. Essas leis são essenciais para a análise e projeto de circuitos elétricos.
Dentre as leis fundamentais destacam-se:
Lei de ohm
Esta lei estabelece a relação básica entre corrente (I), tensão (V) e resistência (R) em um circuito elétrico. A lei de Ohm é expressa pela seguinte equação:
V=I⋅R
Onde:
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V é a tensão em volts (V).
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I é a corrente em amperes (A).
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R é a resistência em ohms (Ω).
A lei de Ohm afirma que a corrente em um condutor é diretamente proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional à resistência do condutor.
Leis de Kirchhoff
Gustav Kirchhoff formulou duas leis fundamentais que se aplicam a circuitos elétricos complexos para a análise de correntes e tensões:
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Lei das Correntes de Kirchhoff (lei dos nós): Em qualquer nó de um circuito (um ponto de conexão onde vários condutores convergem), a soma algébrica das correntes que entram no nó é igual à soma algébrica das correntes que saem do nó. Isto é baseado no princípio da conservação da carga.
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Lei de Tensão de Kirchhoff (lei da malha): Em qualquer circuito fechado ou malha em um circuito, a soma algébrica das quedas de tensão ao redor da malha é igual à soma algébrica das tensões aplicadas através da malha. Isto é baseado no princípio da conservação de energia.