Lei da Corrente de Kirchhoff e Lei da Tensão de Kirchhoff
Existem algumas relações simples entre correntes e tensões de diferentes ramos de um circuito elétrico. Essas relações são determinadas por algumas leis básicas conhecidas como leis de Kirchhoff ou mais especificamente Leis de Corrente e Tensão de Kirchhoff. Essas leis são muito úteis para determinar a resistência elétrica equivalente ou impedância (no caso de corrente alternada) de uma rede complexa e as correntes que fluem nos vários ramos da rede. Essas leis foram derivadas inicialmente por Gustav Robert Kirchhoff e, portanto, também são referidas como Leis de Kirchhoff.
Lei da Corrente de Kirchhoff
Em um circuito elétrico, a corrente flui racionalmente como quantidade elétrica.
Como o fluxo de corrente é considerado como fluxo de quantidade, em qualquer ponto do circuito, a corrente total que entra é exatamente igual à corrente total que sai do ponto. O ponto pode ser considerado em qualquer lugar do circuito.
Suponha que o ponto esteja no condutor pelo qual a corrente está fluindo, então a mesma corrente atravessa o ponto, o que pode ser dito alternativamente que a corrente que entra no ponto, sairá do ponto. Como dissemos, o ponto pode estar em qualquer lugar do circuito, então também pode ser um ponto de junção no circuito.
Portanto, a quantidade total de corrente que entra no ponto de junção deve ser exatamente igual à quantidade total de corrente que sai do ponto de junção. Esta é a coisa muito básica sobre o fluxo de corrente e, felizmente, a Lei da Corrente de Kirchhoff diz a mesma coisa. A lei também é conhecida como Primeira Lei de Kirchhoff e esta lei afirma que, em qualquer ponto de junção no circuito elétrico, a soma de todas as correntes dos ramos é zero. Se considerarmos todas as correntes que entram na junção como correntes positivas, então a convenção de todas as correntes dos ramos que saem da junção são negativas. Agora, se somarmos todas essas correntes com sinal positivo e negativo, obviamente, obteremos o resultado de zero.
A forma matemática da Lei da Corrente de Kirchhoff é a seguinte,
Temos uma junção onde n número de ramos se encontram juntos.
Vamos,
As correntes nos ramos 1, 2, 3 …. m estão entrando na junção.
Enquanto as correntes nos ramos
estão saindo da junção.
Então, as correntes nos ramos 1, 2, 3 …. m podem ser consideradas como positivas, conforme a convenção geral, e, de maneira semelhante, as correntes nos ramos
podem ser consideradas como negativas.
Portanto, todas as correntes dos ramos em relação à referida junção são –
Agora, a soma de todas as correntes na junção é-
Isto é igual a zero, de acordo com a Lei da Corrente de Kirchhoff.
Portanto,
A forma matemática da Primeira Lei de Kirchhoff é ∑ I = 0 em qualquer junção de rede elétrica.
Apresentação em Vídeo da Lei da Corrente de Kirchhoff – Teoria Básica
Lei da Tensão de Kirchhoff
Esta lei lida com as queda de tensão em vários ramos de um circuito elétrico. Pense em um ponto em um loop fechado em um circuito elétrico. Se alguém for a qualquer outro ponto no mesmo loop, ele ou ela descobrirá que o potencial nesse segundo ponto pode ser diferente do primeiro ponto. Se ele ou ela continuar a ir para algum ponto diferente no loop, ele ou ela pode encontrar um potencial diferente nesse novo local. Se ele ou ela continuar a avançar ao longo desse loop fechado, eventualmente, ele ou ela chegará ao ponto inicial de onde a jornada começou. Isso significa que ele ou ela retorna ao mesmo ponto de potencial após passar por diferentes níveis de tensão. Isso pode ser dito alternativamente que o ganho de tensão líquido e as quedas de tensão líquida ao longo de um loop fechado são iguais. É isso que a Lei da Tensão de Kirchhoff afirma. Esta lei é alternativamente conhecida como Segunda Lei de Kirchhoff.
Se considerarmos um loop fechado convencionalmente, se considerarmos todos os ganhos de tensão ao longo do loop como positivos, então todas as quedas de tensão ao longo do loop devem ser consideradas como negativas. A soma de todas essas tensões em um loop fechado é igual a zero. Suponha que n números de elementos conectados formem um loop fechado. Entre esses elementos de circuito, m número de elementos são fontes de tensão e n – m número de elementos que causam queda de tensão, como resistores.
As tensões das fontes são
E as quedas de tensão através dos resistores, respectivamente,
Como foi dito que o ganho de tensão é convencionalmente considerado como positivo, e as quedas de tensão são consideradas como negativas, as tensões ao longo do loop fechado são –
Agora, de acordo com a Lei da Tensão de Kirchhoff, a soma de todas essas tensões resulta em zero.
Portanto, de acordo com a Segunda Lei de Kirchhoff, ∑V = 0.
Aplicação das Leis de Kirchhoff aos Circuitos
A distribuição de corrente em vários ramos de um circuito pode ser facilmente encontrada aplicando-se a Lei da Corrente de Kirchhoff em diferentes nós ou pontos de junção no circuito. Depois disso, a Lei da Tensão de Kirchhoff é aplicada, cada possível loop no circuito gera uma equação algébrica para cada loop. Resolvendo todas essas equações, pode-se facilmente encontrar diferentes correntes, tensões e resistências
