A corrente num circuito eléctrico flui através dos condutores desde a fonte de tensão até à carga, ou seja, lâmpadas, aparelhos. Na maioria dos casos, o fio de cobre é utilizado como condutor. Um circuito pode conter vários elementos com diferentes resistências. Num circuito de dispositivos, os condutores podem ser ligados em paralelo ou em série, e também podem existir tipos mistos.
Elemento circuito com uma resistência chama-se resistor, a tensão deste elemento é a diferença potencial entre as extremidades do resistor. A ligação eléctrica paralela e em série de condutores é caracterizada pelo mesmo princípio de funcionamento, segundo o qual a corrente passa de mais para menos e o potencial diminui em conformidade. Nos diagramas de cablagem, a resistência da cablagem é tomada como 0 porque é insignificante.
A ligação paralela implica que os elementos do circuito são ligados à fonte em paralelo e ligados simultaneamente. Uma ligação em série significa que os condutores de resistência estão ligados em estreita sucessão uns aos outros.
O cálculo utiliza o método de idealização, o que torna muito mais fácil a sua compreensão. De facto, nos circuitos eléctricos, o potencial é gradualmente reduzido à medida que se desloca através dos cabos e elementos que estão ligados em paralelo ou em série.
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Ligação de condutores em série
Uma ligação em série significa que os condutores são ligados numa ordem específica, um após o outro. Todos eles têm a mesma amperagem. Estes elementos criam uma tensão total na área. As cargas não se acumulam nos nós do circuito eléctrico, pois de outra forma seria observada uma alteração na tensão e corrente. A uma tensão constante, a corrente é determinada pelo valor da resistência do circuito, portanto, num circuito em série, a resistência muda se uma carga muda.
A desvantagem deste circuito é que se um elemento falhar, os outros também perdem a sua capacidade de funcionar porque o circuito está avariado. Um exemplo seria uma grinalda que não funciona se uma lâmpada falhar. Esta é uma diferença chave de um circuito paralelo no qual os elementos podem funcionar individualmente.
Um circuito em série assume que, porque os condutores estão ligados num único nível, a sua resistência em qualquer ponto da rede é igual. A resistência total é igual à soma das tensões decrescentes dos elementos individuais da rede.
Com este tipo de ligação, o início de um condutor é ligado ao fim de outro. A característica chave da ligação é que todos os condutores estão no mesmo fio sem quaisquer ramos e uma corrente eléctrica flui através de cada um deles. Contudo, a tensão total é igual à soma das tensões em cada uma delas. Também é possível considerar a ligação de outro ponto de vista - todos os condutores são substituídos por uma resistência equivalente e a corrente nesta resistência é a mesma que a corrente total que passa por todas as resistências. A tensão total equivalente é a soma dos valores de tensão em cada resistência. É assim que a diferença potencial através da resistência se manifesta.
O uso de ligação em série é útil quando um determinado dispositivo precisa de ser ligado e desligado especificamente. Por exemplo, uma campainha eléctrica só pode tocar quando existe uma ligação a uma fonte de tensão e a um botão. A primeira regra estabelece que se não houver corrente em pelo menos um elemento do circuito, não haverá corrente nos outros. Assim, se há corrente num condutor, há também corrente nos outros. Outro exemplo seria uma tocha alimentada por bateria, que só brilha se houver uma bateria, uma lâmpada a funcionar e um botão premido.
Em alguns casos, um circuito em série não é prático. Num apartamento onde o sistema de iluminação consiste em muitas lâmpadas, arandelas, lustres, não se deve organizar um circuito deste tipo, uma vez que não há necessidade de ligar e desligar as luzes em todas as salas simultaneamente. É melhor utilizar uma ligação paralela para que as luzes possam ser ligadas em quartos individuais.
Ligação paralela de condutores
Num circuito paralelo, os condutores são uma colecção de de resistênciasuma extremidade é montada num nó e a outra termina num segundo nó. Assume-se que a tensão no tipo de ligação paralela é a mesma em todas as secções do circuito. As secções paralelas de um circuito eléctrico são chamadas ramificações e funcionam entre dois nós de ligação, transportam a mesma tensão. Tal voltagem é igual ao valor em cada condutor. A soma dos valores inversos à resistência dos ramos é também inversa à resistência da secção individual do circuito paralelo.
Com ligações paralelas e em série, o sistema de cálculo das resistências dos condutores individuais é diferente. Com um circuito paralelo, a corrente flui ao longo dos ramos, o que aumenta a condutividade do circuito e reduz a resistência total. Se vários resistores com valores semelhantes forem ligados em paralelo, a resistência total de tal circuito será inferior a um resistor um número de vezes o número de resistores no circuito.
Existe uma resistência em cada ramo, e a corrente eléctrica é dividida e divergente para cada resistência quando chega ao ponto de ramificação, sendo o seu valor final igual à soma das correntes em todas as resistências. Todas as resistências são substituídas por uma única resistência equivalente. Aplicando a lei de Ohm, o valor da resistência torna-se claro - num circuito paralelo, os valores inversos das resistências são somados.
Neste circuito, o valor da corrente é inversamente proporcional ao valor da resistência. As correntes nas resistências não estão relacionadas, portanto, se uma resistência for desligada, as outras não serão afectadas de forma alguma. Por este motivo, este circuito é utilizado em muitos dispositivos.
Ao considerar a aplicação do circuito paralelo em casa, vale a pena mencionar o sistema de iluminação no plano. Todas as lâmpadas e lustres devem ser ligados em paralelo, neste caso, ligar e desligar uma delas não tem qualquer efeito sobre o funcionamento das outras lâmpadas. Assim, ao acrescentar um interruptor de cada lâmpada num circuito de ramificação, pode ligar e desligar a respectiva luz, conforme necessário. Todas as outras lâmpadas funcionam independentemente.
Todos os aparelhos são ligados em paralelo à rede eléctrica de 220 V e depois ligados ao quadro eléctrico. Por outras palavras, todos os aparelhos estão ligados independentemente da ligação de outros aparelhos.
Leis de ligação em série e paralela de condutores
Para uma compreensão prática detalhada dos dois tipos de ligação, aqui estão as fórmulas que explicam as leis destes tipos de ligação. O cálculo da potência é diferente para a ligação paralela e em série.
Numa ligação em série, há a mesma corrente em todos os condutores:
I = I1 = I2.
De acordo com a lei de Ohm, estes tipos de ligação de condutores são explicados de forma diferente em diferentes casos. Assim, no caso de um circuito em série, as tensões são iguais umas às outras:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Além disso, a voltagem total é igual à soma das voltagens dos condutores individuais:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
A resistência total de um circuito eléctrico é calculada como a soma das resistências activas de todos os condutores, independentemente do seu número.
No caso de um circuito paralelo, a voltagem total do circuito é a mesma que as voltagens dos elementos individuais:
U1 = U2 = U.
E a força acumulada da corrente eléctrica é calculada como a soma das correntes disponíveis em todos os condutores dispostos em paralelo:
I = I1 + I2.
A fim de maximizar a eficiência das redes eléctricas, é necessário compreender a natureza de ambos os tipos de ligação e aplicá-los de forma sensata, utilizando as leis e calculando a racionalidade da implementação prática.
Ligação mista de condutores
Uma ligação em série e de resistência paralela pode ser combinada num circuito eléctrico, se necessário. Por exemplo, é possível ligar resistências paralelas em série a outra resistência ou grupo de resistências, este tipo é considerado como combinado ou misturado.
A resistência total é então calculada tomando a soma dos valores para a ligação paralela no sistema e os valores para a ligação em série. As resistências equivalentes das resistências no circuito de série devem ser calculadas primeiro, e depois os elementos no circuito paralelo. A ligação em série é considerada uma prioridade, e circuitos deste tipo combinado são frequentemente utilizados em aparelhos e aparelhos.
Assim, olhando para os tipos de ligações de condutores em circuitos eléctricos e com base nas leis do seu funcionamento, é possível compreender plenamente a organização dos circuitos da maioria dos aparelhos domésticos. Em ligações paralelas e em série, o cálculo da resistência e da amperagem é diferente. Conhecendo os princípios de cálculo e fórmulas, pode utilizar competentemente cada tipo de organização de circuitos para ligar os elementos de uma forma óptima e com a máxima eficiência.
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