Tensão em Circuitos em Série
O que são Tensões em Série?
Um circuito série ou conexão em série refere-se a quando dois ou mais componentes elétricos estão ligados em uma configuração em cadeia dentro de um circuito. Nesse tipo de circuito, há apenas uma única maneira para a carga passar pelo circuito. A variação potencial da carga entre dois pontos em um circuito elétrico é conhecida como tensão. Neste artigo, discutiremos em detalhes as tensões em um circuito série.
A bateria do circuito fornece energia para a carga passar pela bateria e criar uma diferença de potencial entre as extremidades do circuito externo. Agora, se assumirmos uma célula de 2 volts, ela criará uma diferença de potencial de 2 volts no circuito externo.
O valor do potencial elétrico no terminal positivo é 2 volts maior que o terminal negativo. Portanto, quando a carga flui do terminal positivo para o negativo, isso causa uma perda de 2 volts no potencial elétrico.
Isso é chamado de queda de tensão. Isso ocorre quando a energia elétrica da carga é convertida em outras formas (mecânica, calor, luz, etc.) enquanto passa pelos componentes (resistores ou carga) no circuito.
Se considerarmos um circuito com mais de um resistor conectado em série e alimentado com uma célula de 2V, a perda total de potencial elétrico é de 2V. Ou seja, haverá uma certa queda de tensão em cada resistor conectado. Mas podemos ver que a soma da queda de tensão de todos os componentes será 2V, que é equivalente à tensão de rating da fonte de alimentação.
Matematicamente, podemos expressar isso como
Usando a Lei de Ohm, as quedas de tensão individuais podem ser calculadas como
Agora, podemos supor um circuito série composto por 3 resistores e alimentado por uma fonte de energia de 9V. Aqui, vamos descobrir a diferença de potencial em diferentes locais durante a passagem de corrente ao longo do circuito série.
As localizações estão marcadas em vermelho no circuito abaixo. Sabemos que a corrente passa na direção do terminal positivo para o terminal negativo da fonte. O sinal negativo da tensão ou diferença de potencial representa a perda de potencial devido ao resistor.
A diferença de potencial elétrico de diferentes pontos no circuito pode ser representada com a ajuda de um diagrama chamado de diagrama de potencial elétrico, mostrado abaixo.
Neste exemplo, o potencial elétrico em A = 9V, pois é o terminal de maior potencial. O potencial elétrico em H = 0V, pois é o terminal negativo. Quando a corrente passa pela fonte de alimentação de 9V, a carga ganha 9V de potencial elétrico, indo de H para A. Enquanto a corrente passa pelo circuito externo, a carga perde completamente esses 9V.
Aqui, isso acontece em três etapas. Haverá queda de tensão quando a corrente passar pelos resistores, mas não haverá queda de tensão quando a passagem for através de um simples fio. Portanto, podemos ver que entre os pontos AB, CD, EF e GH; não há queda de tensão. Mas entre os pontos B e C, a queda de tensão é de 2V.
Isso significa que a tensão da fonte de 9V torna-se 7V. Em seguida, entre os pontos D e E, a queda de tensão é de 4V. Neste ponto, a tensão de 7V torna-se 3V. Finalmente, entre os pontos F e G, a queda de tensão é de 3V. Neste ponto, a tensão de 3V torna-se 0V.
Na parte do circuito entre os pontos G e H, não há energia para a carga. Portanto, é necessário um impulso de energia para a passagem novamente pelo circuito externo. Isso é fornecido pela fonte de alimentação conforme a carga passa de H para A.
As várias fontes de tensão em série podem ser substituídas por uma única fonte de tensão somando todas as fontes de tensão. Mas devemos considerar a polaridade conforme mostrado abaixo.
Fontes de Tensão CA em Série
No caso de fontes de tensão CA em série, as fontes de tensão podem ser adicionadas ou combinadas para formar uma única fonte, desde que a frequência angular (ω) das fontes conectadas seja idêntica. Se as fontes de tensão CA conectadas em série tiverem diferentes frequências angulares, elas podem ser somadas, desde que a corrente através das fontes conectadas seja a mesma.
Aplicação de Tensão em Circuitos em Série
As aplicações de tensões em circuitos em série incluem:
