(Uel 2011)
Um circuito de malha dupla é apresentado na figura a seguir.
Sabendo-se que R1 = 10 Ω, R2 = 15 Ω, Ɛ1 = 12 V e Ɛ2 = 10 V, o valor da corrente i é:
Comecemos nomeando alguns pontos
Vamos supor que há uma corrente i1 no trecho “fg” (nós podemos fazer isso)
chegando em “d” “i” e i1 se juntam originando a corrente i +i1
Veja que podemos dividir o circuito em 2 partes/malhas, uma pequena α, e uma grande Ꞵ
De acordo com a 2ª lei de kirchhoff, ou lei das malhas, ao percorrermos uma malha apartir de um ponto qualquer e voltarmos a este ponto, a soma das ddps deve ser 0.
Para cada uma nós iremos escrever uma equação, comecemos com β.
Vamos escolher qualquer ponto dela e percorrê-la no sentido horário[1]
Agora nós faremos o seguinte, para cada gerador/receptor que nós encontrarmos iremos escrever ± Ɛ.
Ɛ: força eletromotriz ou contraeletromotriz do gerador/receptor
Se nós chegarmos ao gerador/receptor pelo seu polo positivo ficará +Ɛ.
Se nós chegarmos ao gerador/receptor pelo seu polo positivo ficará -Ɛ.
E para cada resistência escreveremos ± Ri
i: corrente que atravessa R
Se nós passarmos pela resistência no sentido contrário da corrente escrevemos -Ri.
Se nós passarmos no mesmo sentido da corrente escrevemos +Ri.
Por exemplo, imagine que nós temos a resistência R e a corrente i
estamos percorrendo a malha e passamos por R no sentido contrário da corrente (de cima para baixo)
escreveremos então -Ri.
Mas se passarmos por R no mesmo sentido da corrente
escreveremos então +Ri.
Vamos lá.
Saindo de “c” e percorrendo β no sentido horário encontramos o polo negativo de uma fonte/receptor
o 1º termo da equação é -10.
Depois passamos por uma resistência no mesmo sentido da corrente
o 2º termo da equação é 10(i +i1).
Passamos então por outra resistência no mesmo sentido da corrente
o 3º termo da equação é 15i.
Passamos por + 1 resistência no mesmo sentido da corrente
o 4º termo da equação é 10i.
E encontramos o polo negativo de uma fonte/receptor, o último termo da equação é -10.
E retornamos ao ponto de partida, fim do percurso.
A soma das ddps deve ser nula
-10 +10(i +i1) +15i +10i -10 = 0
10(i +i1) +25i -20 = 0
10i +10i1 +25i -20 = 0
10i1 = -35i +20 (eq1)
Façamos o mesmo na malha α.
Saindo de “d” no sentido horário encontramos o polo negativo de uma fonte/receptor
o 1º termo da equação é -10.
Depois passamos por uma resistência no mesmo sentido da corrente
o 2º termo da equação é 10(i +i1).
Encontramos o polo negativo de uma fonte/receptor
o 3º termo da equação é -12.
E por fim passamos por uma resistência no mesmo sentido da corrente, o último termo da equação é 15i1.
Fim do percurso.
A equação de α é
-10 +10(i +i1) -12 +15i1 = 0
10(i +i1) +15i1 -22 = 0
10i +10i1 +15i1 -22 = 0
25i1 +10i -22 = 0
25i1 = -10i +22 (eq2)
Multiplicando eq1 por 2,5 temos 25i1 = -87,5i +50
Igualando as equações acima
-10i +22 = -87,5i +50
i ≃ 0,36 A
Gabarito letra e.
[1]: você pode percorrer uma malha no sentido anti-horário também, sem problema nenhum, eu apenas escolhi o sentido horário
Por que nós escrevemos 15i, 10i …? Da onde eles vêm ?
De acordo com a 1ª lei de Ohm \( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ R = \Large{ {U} \over {i} } }\)
R: resistência, unidade Ω (ohms)
U: diferença de potencial a qual a resistência está submetida, também conhecida como tensão, unidade V (Volt)
i: corrente elétrica, unidade A (ampère)
Portanto a ddp nos terminais de uma resistência é U = Ri