Entendendo a Segunda Lei de Kirchhoff
A Segunda Lei de Kirchhoff afirma que a soma das variações do potencial elétrico em um circuito fechado é zero. A Segunda Lei de Kirchhoff baseia-se na lei da conservação da energia, que afirma que a energia é conservada.
Para entender melhor isso, imagine uma carga elétrica se movendo em um circuito fechado, como na figura à direita. Quando carga elétrica passar por um resistência elétrica (R), a energia potencial elétrica diminui porque é dissipada na resistência. Se a carga elétrica passa por outra resistência elétrica, a energia potencial elétrica diminui novamente porque é dissipada novamente nessa resistência. Além disso, quando a carga elétrica passa por uma fonte de tensão elétrica de um potencial baixo para um potencial alto, a energia potencial elétrica aumenta. Quando retorna ao seu ponto original, energia potencial elétrica Assim como antes, onde a variação da energia potencial elétrica é zero. Ao aplicar a segunda lei de Kirchhoff a um circuito elétrico, usamos a variação da tensão elétrica, e não a variação da energia potencial elétrica.
Um circuito como o da imagem acima pode ser analisado usando Lei de Ohm (V = IR) e a fórmula resistência em série Atau resistência paralelaCircuitos mais complexos, como o da imagem abaixo, podem ser analisados usando Primeira lei de Kirchhoff dan Segunda lei de Kirchhoff.
Aqui estão algumas regras de sinalização para usar a segunda lei de Kirchhoff na análise de um circuito.
PrimeiroEscolha aleatoriamente a direção da corrente, seja no sentido horário ou anti-horário. Se a resposta for negativa, a direção real da corrente elétrica é oposta à direção escolhida. Se a resposta for positiva, a direção real da corrente elétrica é a mesma que a direção escolhida.
SegundoAo passar por uma fonte de tensão elétrica de um potencial alto para um potencial baixo (+ para -), ocorre uma diminuição na tensão elétrica, de modo que a tensão elétrica passa a ter um valor negativo (ΔV = –εPor outro lado, se passar de um potencial baixo para um potencial alto (- para +), haverá um aumento na tensão elétrica, de modo que a tensão elétrica terá um valor positivo (ΔV = ε).
TerceiroAo passar por uma resistência elétrica, se a espira estiver no mesmo sentido da corrente elétrica, a tensão elétrica será negativa (ΔV = – IR). Por outro lado, se a espira estiver no sentido oposto ao da corrente elétrica, a tensão elétrica será positiva (ΔV = IR).
Exemplo de pergunta 1:
R1 = 200 Ω e R2 = 300 Ω. ε = 12 Volts. Calcule a corrente elétrica que flui no circuito usando a segunda lei de Kirchhoff!
Discussão
O sentido da corrente é horário.
– IR1 – IR2 + ε = 0
– 200 I – 300 I + 12 = 0.
– 500 I + 12 = 0
– 500 I = – 12
Eu = 12/500
I = 0,024 Ampère
Se calculado usando a lei de Ohm e a fórmula da combinação de resistores em série:
R = R1 + R2 = 200 + 300 = 500 Oh.
Fórmula da lei de Ohm:
V = IV
I = V / R = 12 / 500 = 0,024 Amperes.
Exemplo de pergunta 2:
R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω, R3 = 300 Ω, ε1 = 9 Volts, ε2 = 12 Volts. Calcule a magnitude e a direção da corrente elétrica no circuito!
Discussão
Selecione a direção da corrente elétrica e o sentido da espira será o mesmo que o sentido de rotação no sentido horário.
– IR1 – IR2 - ε1 – IR3 + ε2 = 0
– 100 I – 200 I – 9 – 300 I + 12 = 0
– 100 I – 200 I – 300 I + 3 = 0
– 600 I + 3 = 0
– 600 I = – 3
Eu = 3/600
I = 0,005 Ampère
A corrente elétrica tem um valor positivo, portanto sua direção é a mesma que a direção escolhida.
Neste problema existe apenas um laço, em Exemplo da lei de Kirchhoff Existem circuitos com várias espiras, portanto os cálculos também utilizam a primeira lei de Kirchhoff, e existe a possibilidade de o sentido da espira ser oposto ao sentido da corrente elétrica.
