Fiação do circuito

Até agora, analisamos circuitos de bateria única e resistor único sem levar em conta os fios de conexão entre os componentes, desde que um circuito completo seja formado. O comprimento do fio ou a “forma” do circuito são importantes para os nossos cálculos? Vamos dar uma olhada em alguns diagramas de circuito e descobrir:







Quando desenhamos fios conectando pontos em um circuito elétrico, geralmente assumimos que esses fios têm resistência insignificante. Como tal, eles não contribuem com nenhum efeito apreciável para a resistência geral do circuito e, portanto, a única resistência que temos que enfrentar é a resistência dos componentes. Nos circuitos acima, a única resistência vem dos resistores de 5 Ω, de modo que é tudo o que consideraremos em nossos cálculos.

Na vida real, os fios de metal realmente fazem têm resistência (e também as fontes de energia!), mas essas resistências são geralmente muito menores do que a resistência presente nos outros componentes do circuito, que podem ser ignoradas com segurança. Exceções a essa regra existem na fiação do sistema de energia, onde até mesmo quantidades muito pequenas de resistência do condutor podem criar quedas de tensão significativas, dados os níveis normais (altos) de corrente.

Pontos eletricamente comuns em um circuito

Se a resistência do fio de conexão for muito pequena ou nenhuma, podemos considerar os pontos conectados em um circuito como sendo eletricamente comuns . Ou seja, os pontos 1 e 2 nos circuitos acima podem ser fisicamente unidos próximos ou distantes, e não importa para quaisquer medições de tensão ou resistência em relação a esses pontos.

O mesmo vale para os pontos 3 e 4. É como se as extremidades do resistor estivessem conectadas diretamente aos terminais da bateria, no que diz respeito aos cálculos da Lei de Ohm e medições de tensão.

Isso é útil saber, porque significa que você pode redesenhar um diagrama de circuito ou reconectar um circuito, encurtando ou alongando os fios conforme desejado, sem afetar de forma apreciável a função do circuito. Tudo o que importa é que os componentes se liguem uns aos outros na mesma sequência.

Isso também significa que as medições de tensão entre conjuntos de pontos “eletricamente comuns” serão as mesmas. Ou seja, a tensão entre os pontos 1 e 4 (diretamente na bateria) será a mesma que a tensão entre os pontos 2 e 3 (diretamente no resistor). Dê uma olhada no seguinte circuito e tente determinar quais pontos são comuns entre si:







Aqui, temos apenas 2 componentes excluindo os fios:a bateria e o resistor. Embora os fios de conexão percorram um caminho complicado para formar um circuito completo, existem vários pontos eletricamente comuns no caminho da corrente. Os pontos 1, 2 e 3 são comuns uns aos outros, porque eles estão diretamente conectados por fio. O mesmo vale para os pontos 4, 5 e 6.

A tensão entre os pontos 1 e 6 é de 10 volts, vindo direto da bateria. No entanto, uma vez que os pontos 5 e 4 são comuns a 6, e os pontos 2 e 3 comuns a 1, esses mesmos 10 volts também existem entre esses outros pares de pontos:

 Entre os pontos 1 e 4 =10 volts Entre os pontos 2 e 4 =10 volts Entre os pontos 3 e 4 =10 volts (diretamente através do resistor) Entre os pontos 1 e 5 =10 volts Entre os pontos 2 e 5 =10 volts Entre os pontos 3 e 5 =10 volts Entre os pontos 1 e 6 =10 volts (diretamente na bateria) Entre os pontos 2 e 6 =10 volts Entre os pontos 3 e 6 =10 volts 

Uma vez que os pontos eletricamente comuns são conectados entre si por (resistência zero) fio, não há queda de tensão significativa entre eles, independentemente da quantidade de corrente conduzida de um para o outro através desse fio de conexão. Assim, se formos ler tensões entre pontos comuns, devemos mostrar (praticamente) zero:

 Entre os pontos 1 e 2 =0 volts Os pontos 1, 2 e 3 estão entre os pontos 2 e 3 =0 volts eletricamente comuns Entre os pontos 1 e 3 =0 volts Entre os pontos 4 e 5 =0 volts Os pontos 4, 5 e 6 estão entre os pontos 5 e 6 =0 volts eletricamente comuns Entre os pontos 4 e 6 =0 volts 

Calculando a queda de tensão com a lei de Ohm

Isso também faz sentido matematicamente. Com uma bateria de 10 volts e um resistor de 5 Ω, a corrente do circuito será de 2 amperes. Com a resistência do fio sendo zero, a queda de tensão em qualquer trecho contínuo do fio pode ser determinada através da Lei de Ohm como tal:







Deve ser óbvio que a queda de tensão calculada em qualquer comprimento ininterrupto de fio em um circuito onde o fio é assumido como tendo resistência zero será sempre zero, não importa a magnitude da corrente, uma vez que zero multiplicado por qualquer coisa é igual a zero.

Como os pontos comuns em um circuito exibirão as mesmas medições de tensão e resistência relativas, os fios que conectam os pontos comuns costumam ser rotulados com a mesma designação. Isso não quer dizer que o terminal os pontos de conexão são identificados da mesma forma, apenas os fios de conexão. Tome este circuito como exemplo:







Os pontos 1, 2 e 3 são comuns entre si, portanto, o ponto de conexão do fio 1 a 2 é rotulado da mesma forma (fio 2) que o ponto de conexão do fio 2 a 3 (fio 2). Em um circuito real, o fio que se estende do ponto 1 ao 2 pode não ser da mesma cor ou tamanho que o fio que conecta o ponto 2 ao 3, mas eles devem ter exatamente a mesma etiqueta. O mesmo vale para os fios que conectam os pontos 6, 5 e 4.

Queda de tensão deve ser igual a zero em pontos comuns

Saber que pontos eletricamente comuns têm queda de tensão zero entre eles é um princípio de solução de problemas valioso. Se eu medir a tensão entre os pontos de um circuito que devem ser comuns entre si, devo ler zero.

Se, no entanto, eu ler voltagem substancial entre esses dois pontos, então sei com certeza que eles não podem ser conectados diretamente. Se esses pontos forem supostos ser eletricamente comuns, mas se registram de outra forma, então eu sei que existe uma “falha aberta” entre esses pontos.

Tensão zero significa tecnicamente tensão insignificante

Uma observação final:para a maioria dos propósitos práticos, pode-se presumir que os condutores de fio possuem resistência zero de ponta a ponta. Na realidade, no entanto, sempre haverá uma pequena quantidade de resistência encontrada ao longo do comprimento de um fio, a menos que seja um fio supercondutor. Sabendo disso, precisamos ter em mente que os princípios aprendidos aqui sobre pontos eletricamente comuns são todos válidos em grande parte, mas não em um absoluto grau.

Ou seja, a regra de que pontos eletricamente comuns têm a garantia de ter tensão zero entre eles é mais precisamente declarada como tal:pontos eletricamente comuns terão muito pouca a tensão caiu entre eles. Esse pequeno e praticamente inevitável traço de resistência encontrado em qualquer pedaço de fio de conexão é obrigado a criar uma pequena tensão em todo o comprimento à medida que a corrente é conduzida.

Contanto que você entenda que essas regras são baseadas em ideais condições, você não ficará perplexo quando se deparar com alguma condição que pareça ser uma exceção à regra.



REVER:

• Os fios de conexão em um circuito são considerados como tendo resistência zero, a menos que indicado de outra forma.
• Os fios em um circuito podem ser encurtados ou alongados sem afetar a função do circuito - tudo o que importa é que os componentes estejam ligados uns aos outros na mesma sequência.
• Pontos diretamente conectados em um circuito por resistência zero (fio) são considerados eletricamente comuns .
• Pontos eletricamente comuns, com resistência zero entre eles, terão queda de tensão zero entre eles, independentemente da magnitude da corrente (idealmente).
• As leituras de tensão ou resistência referenciadas entre conjuntos de pontos eletricamente comuns serão as mesmas.
• Essas regras se aplicam a ideal condições, onde os fios de conexão são assumidos como possuindo resistência absolutamente zero. Na vida real, provavelmente não será o caso, mas as resistências dos fios devem ser baixas o suficiente para que os princípios gerais declarados aqui ainda sejam válidos.

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