Lei de Ohm e Kirchhoff: Conceitos Essenciais em Circuitos

Este tutorial explora duas bases fundamentais da eletricidadeIntrodução aos Conceitos Elétricos e EletrônicosDescubra os conceitos fundamentais de Eletricidade e Eletrônica, suas aplicações e a importância para projetos tecnológicos e inovações. e eletrônica: a Lei de OhmResistoresAprenda o funcionamento, tipos, códigos de cores e aplicação prática de resistores usando a Lei de Ohm. Um guia completo para iniciantes na eletrônica. e as Leis de Kirchhoff. Entender esses conceitos fornece as ferramentas essenciais para analisar e projetar circuitos de baixa e alta complexidade.

1. Revisão dos Conceitos de Corrente, Tensão e Resistência🔗

Antes de mergulharmos nas definições formais das leis, é importante relembrar rapidamente:

TensãoO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. (V): Diferença de potencialO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. elétrico entre dois pontos de um circuito. Pode ser interpretada como a “força” que empurra os elétrons. Unidade: Volts (V).
CorrenteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. (I): Fluxo de elétronsIntrodução aos Conceitos Elétricos e EletrônicosDescubra os conceitos fundamentais de Eletricidade e Eletrônica, suas aplicações e a importância para projetos tecnológicos e inovações. que passa por um condutor. Unidade: Ampère (A).
ResistênciaDimensionamento de Resistores em Projetos PráticosAprenda a dimensionar resistores com segurança e precisão. Tutorial prático sobre cálculos de resistência, potência, tolerância e coeficiente térmico. (R): Oposição à passagem de correnteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. em um circuito. Unidade: Ohms (Ω).

2. Lei de Ohm🔗

A Lei de Ohm relaciona diretamente a tensão, a corrente e a resistênciaDimensionamento de Resistores em Projetos PráticosAprenda a dimensionar resistores com segurança e precisão. Tutorial prático sobre cálculos de resistência, potência, tolerância e coeficiente térmico. em um circuito elétrico:

$$ V = I \times R $$

Onde:

Esta relação simples permite calcular qualquer uma das grandezas caso as outras duas sejam conhecidas. Alguns pontos de destaque:

1. Cálculo de ResistênciaDimensionamento de Resistores em Projetos PráticosAprenda a dimensionar resistores com segurança e precisão. Tutorial prático sobre cálculos de resistência, potência, tolerância e coeficiente térmico.:

$$ R = \frac{V}{I} $$

2. Cálculo de CorrenteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos.:

$$ I = \frac{V}{R} $$

2.1 Exemplo Prático da Lei de Ohm

Imagine um circuito simples com uma fonte de tensão de 12 V alimentando um resistorResistoresAprenda o funcionamento, tipos, códigos de cores e aplicação prática de resistores usando a Lei de Ohm. Um guia completo para iniciantes na eletrônica. de 6 Ω.

Passo 1: Identificar os valores conhecidos:
- TensãoO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. $V = 12$ V
- ResistênciaDimensionamento de Resistores em Projetos PráticosAprenda a dimensionar resistores com segurança e precisão. Tutorial prático sobre cálculos de resistência, potência, tolerância e coeficiente térmico. $R = 6$ Ω
Passo 2: Aplicar a Lei de OhmResistoresAprenda o funcionamento, tipos, códigos de cores e aplicação prática de resistores usando a Lei de Ohm. Um guia completo para iniciantes na eletrônica. para achar a corrente:

$$ I = \frac{V}{R} = \frac{12 \text{ V}}{6 \, \Omega} = 2 \text{ A} $$

Passo 3: Conclusão
- A correnteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. que circula no circuito é de 2 A.

Para ilustrar, segue um diagrama simples em Mermaid:

flowchart LR A[Bateria 12 V] --> R1[Resistor 6 Ω] R1 --> B[Retorno]

3. Leis de Kirchhoff🔗

As Leis de Kirchhoff - Lei das Correntes (KCL) e Lei das Tensões (KVL) - são essenciais para analisar circuitos mais elaborados, com vários componentes conectados.

3.1 Lei das Correntes de Kirchhoff (KCL)

Afirma que a soma das correntes que entram em um nó (ponto de conexão) é igual à soma das correntes que saem desse mesmo nó.

$$ \sum I_{\text{entrando}} = \sum I_{\text{saindo}} $$

Em outras palavrasIntrodução à Eletrônica Digital: Conceitos básicos: bits, bytes, palavras, sinais de clock e sua importânciaDomine fundamentos da eletrônica digital: bits, bytes, palavras e clock que impulsionam o desempenho e eficiência de sistemas modernos., não há “acúmulo” de carga em um nó. Toda corrente que entra deve sair (se considerarmos a direção de corrente convencional, do positivo para o negativo).

3.2 Lei das Tensões de Kirchhoff (KVL)

Afirma que a soma algébrica de todas as tensões ao longo de um loop fechado em um circuito é igual a zero.

$$ \sum V = 0 $$

Isso significa que, ao “dar a volta” em um caminho fechado no circuito, todos os ganhos e quedas de tensãoO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. se cancelam.

4. Aplicações Práticas das Leis de Kirchhoff🔗

Para entender melhor, vamos observar um circuito com duas resistênciasDimensionamento de Resistores em Projetos PráticosAprenda a dimensionar resistores com segurança e precisão. Tutorial prático sobre cálculos de resistência, potência, tolerância e coeficiente térmico. em série conectadas a uma fonte de tensão, possuindo um ponto de derivação para medição de tensão entre os resistores.

flowchart TD Vs[Fonte de Tensão: Vs] --> R1[Resistor 1: R1] R1 --> Node1((Nó 1)) Node1 --> R2[Resistor 2: R2] R2 --> GND[(Terra)]

4.1 Passo a Passo de Análise

1. Identificar Nós e Loops

Neste circuito, temos basicamente dois nós de interesse: o nó superior (Node1) onde os resistoresResistoresAprenda o funcionamento, tipos, códigos de cores e aplicação prática de resistores usando a Lei de Ohm. Um guia completo para iniciantes na eletrônica. se conectam, e o nó inferior (Terra).
O loop principal é formado pela fonte de tensãoO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. (Vs), R1 e R2.

2. Aplicar KCL no Nó 1

Supondo que a correnteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. que sai da fonte se chama $I$. No nó 1:

A correnteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. que sai do R1 (chamada $I$) entra no nó.
A mesma correnteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. $I$ sai do nó em direção ao R2.

Portanto,

$$ I_{\text{R1}} = I_{\text{R2}} = I $$

3. Aplicar KVL no Loop

No loop que inclui Vs -> R1 -> R2 -> Terra, temos:

$$ V_{\text{S}} - V_{\text{R1}} - V_{\text{R2}} = 0 $$

Onde:

$V_{\text{R1}} = I \times R_1$
$V_{\text{R2}} = I \times R_2$

4. Cálculo da CorrenteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. Total

Como os resistores estão em série, a resistência totalComo Calcular Resistência Equivalente em Série e ParaleloAprenda a calcular a resistência equivalente em circuitos eletrônicos com resistores em série e paralelo, garantindo medições precisas. é:

$$ R_{\text{eq}} = R_1 + R_2 $$

A correnteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. que circula é:

$$ I = \frac{V_{\text{S}}}{R_1 + R_2} $$

5. Distribuição de Tensões

A tensãoO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. sobre $R_1$ é:

$$ V_{\text{R1}} = I \times R_1 $$

A tensãoO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. sobre $R_2$ é:

$$ V_{\text{R2}} = I \times R_2 $$

5. Exercício Rápido🔗

Considere $V_S = 9\text{ V}$, $R_1 = 3\,\Omega$ e $R_2 = 6\,\Omega$:

1. Calcule a correnteO que é Corrente, Tensão e Resistência?Descubra os conceitos essenciais de eletricidade: corrente, tensão e resistência, e saiba como funcionam os circuitos e dispositivos modernos. $I$ no circuito.

2. Determine a tensão em cada resistorResistoresAprenda o funcionamento, tipos, códigos de cores e aplicação prática de resistores usando a Lei de Ohm. Um guia completo para iniciantes na eletrônica..

Passo	Expressão	Resultado
Resistência total	$R_{\text{eq}} = R_1 + R_2$	9 Ω
Corrente (I)	$I = \frac{V_S}{R_{\text{eq}}}$	1 A
Tensão em $R_1$	$V_{R_1} = I \times R_1$	3 V
Tensão em $R_2$	$V_{R_2} = I \times R_2$	6 V

6. Conclusão🔗

A Lei de OhmResistoresAprenda o funcionamento, tipos, códigos de cores e aplicação prática de resistores usando a Lei de Ohm. Um guia completo para iniciantes na eletrônica. fornece a relação fundamental entre tensão, corrente e resistênciaDimensionamento de Resistores em Projetos PráticosAprenda a dimensionar resistores com segurança e precisão. Tutorial prático sobre cálculos de resistência, potência, tolerância e coeficiente térmico., possibilitando o cálculo de qualquer uma dessas grandezas em um circuito.
As Leis de Kirchhoff permitem analisar circuitos complexos, estabelecendo que as correntes que entram e saem de um nó se igualam (KCL) e que a soma das tensões em um loop fechado é nula (KVL).

Esses princípios são indispensáveis para projetar, analisar e diagnosticar circuitos eletrônicos, sendo aplicados em inúmeras situações práticas - desde a verificaçãoIntrodução ao SystemVerilog: História e EvoluçãoDescubra a trajetória do SystemVerilog, sua origem a partir do Verilog, e os marcos que transformaram a verificação de hardware na indústria digital. de valores de tensão em um divisor de tensão simples até o desenvolvimento de sistemas de potência avançados.

Autor: Marcelo V. Souza - Engenheiro de Sistemas e Entusiasta em IoT e Desenvolvimento de Software, com foco em inovação tecnológica.

Referências🔗

MIT OpenCourseWare: ocw.mit.edu
Reddit - r/AskElectronics: www.reddit.com/r/AskElectronics
Stack Exchange de Eletrônica: electronics.stackexchange.com
Tudo Sobre Circuitos: www.allaboutcircuits.com
Tutoriais de Eletrônica: www.electronics-tutorials.ws

Atualizado há 21 dias atrás