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Descrição da Animação
A lei das malhas de Kirchhoff' diz-nos que a soma das diferenças de potencial nos componentes elétricos, ao longo de uma malha fechada do circuito, é igual a zero. Ou seja, Σ ΔV = 0 para uma malha completa.
Na animação, a corrente elétrica produzida pela bateria circula através dos componentes do circuito elétrico. A ilustração segue uma carga hipotética à medida que ela flui pelas resistências da parte superior da ligação em paralelo. Nota que se trata simplesmente de uma simulação. A corrente elétrica também flui pelas resistências inferiores da ligação em paralelo, embora a intensidade da corrente através delas não tenha o mesmo valor. De facto, para reproduzir uma situação mais realista, seriam necessários cerca de 1020 eletrões em movimento ao longo do circuito, no sentido anti-horário.
Nesta animação é usada a definição padrão para representar o sentido da corrente elétrica (que é oposto ao sentido do movimento eletrónico, como sabes), ou seja, a hipotética unidade de carga positiva é vista a mover-se do polo positivo da bateria para o polo negativo desta.
Exploração:
Usa a lei das malhas de Kirchhoff para determinar a intensidade da corrente elétrica produzida pela bateria, que flui num circuito constituído por uma bateria de 16 V, ligada a três resistências: uma de 2 Ω ligada em série a uma associação em paralelo de uma resistência de 2 Ω com outra de 3 Ω.
Corre a animação e segue o movimento da carga elementar. Tenta construir o gráfico do potencial elétrico em função do tempo, à medida que a carga elementar flui através da malha escolhida do circuito elétrico.
Compara os teus resultados com o gráfico correto, fazendo correr novamente a animação.
Sabias que...
Num circuito, há cargas elétricas a mover-se ao longo deste, percorrendo os componentes do circuito (resistências, por exemplo). Assim, uma outra maneira de enunciar a lei das malhas de Kirchhoff é: quando uma carga elétrica realiza uma volta completa à malha do circuito, regressando ao ponto de partida, a sua energia potencial tem de ser a mesma. Cargas positivas ganham energia quando passam pelas baterias do terminal negativo (-) para o terminal positivo (+); pelo contrário, perdem energia sempre que passam por resistências.
Vejamos então a malha de Kirchhoff considerada nesta animação, constituída por uma bateria e duas resistências de 2 Ω. Não importa qual o ponto de partida, desde que este coincida com o ponto de chegada, a variação total do potencial elétrico será sempre zero. Façamos então os cálculos da variação do potencial elétrico, escolhendo como sentido de circulação o sentido horário, começando no canto inferior esquerdo:
+16 V - (2 Ω)*I - (2 Ω)*3I/5 = 0
+16 V = (10 Ω)*I/5 + (6 Ω)*I/5
+16 V = (16 Ω)*I/5.
O resultado obtido para a intensidade da corrente elétrica é: I = 5 A.
Corre a animação e segue a energia da unidade de carga, à medida que ela passa através de cada elemento do circuito. Cada queda de potencial representa a quantidade de energia que é perdida ou ganha quando a carga atravessa um elemento do circuito. Isto mostra que, quando a carga dá a volta completa à malha, os ganhos em energia são sempre compensados pelas perdas. A variação total da energia é zero.
Ilustração da autoria de Andrew Duffy.
Script da autoria de Andrew Duffy.
© 2004 by Prentice-Hall, Inc. A Pearson Company
© 2014 Wolfgang Christian, Mario Belloni, Paulo Simeão Carvalho, Edite Briosa,
Manuel Filipe Costa