EM.2 · Circuit power, induction and charged-particle motion

Um resistor em um ramo paralelo vê a tensão do ramo, que pode diferir da tensão da bateria porque outro resistor está em série.

Pré-requisitos: 2, 30.

• Resolva redes de resistores e distinga quantidades RMS de pico em CA
• Aplicar acoplamento de fluxo, direção de Lenz e campo de loop de corrente
• Usar razões carga/massa e equilibrar forças em campos cruzados

Em circuitos resistivos ideais estacionários, resistências em série somam-se e condutâncias em paralelo somam-se. Reduza a rede preservando quais nós compartilham o mesmo potencial. Com uma fonte de 24 V, um resistor em série de 2 Ω e ramos em paralelo de 3 Ω e 6 Ω, a equivalente em paralelo é 2 Ω. A corrente total é 6 A, a tensão no ramo é 12 V e as correntes nos ramos são 4 A e 2 A. A corrente por cada componente não é necessariamente a corrente total; verifique as somas da lei de Kirchhoff para corrente e tensão após a redução.

Para corrente senoidal I=Imax sin(ωt−φ), Irms=Imax/sqrt(2). Um circuito RLC em série tem magnitude de impedância sqrt(R²+(ωL−1/(ωC))²) e potência média dissipada Irms²R=Vrms Irms cosφ. Indutores/capacitores ideais trocam energia armazenada com dissipação média nula. Se a corrente rms já for fornecida, não insira outro fator 1/2. Um diodo retificador ideal conduz na direção direta e bloqueia na reversa: um diodo em série orientado adequadamente limita a metade negativa da tensão senoidal no resistor; ele não cria um retificador de onda completa sozinho.

O fluxo magnético é ∫B·dA, ou BA cosθ para um campo uniforme com θ medido a partir da normal da área. A f.e.m. de Faraday é −N dΦ/dt. Para campo perpendicular variável e geometria de laço fixa, sua magnitude média é NA|ΔB|/Δt. Determine o sinal ou direção da corrente usando a oposição à variação do fluxo, não à própria direção do campo. O campo magnético no centro de uma espira circular é μ0I/(2R), obtido de Biot–Savart: cada elemento contribui na mesma direção axial. Uma bobina compacta de N voltas multiplica esse resultado por N.

Para uma carga não relativística com velocidade perpendicular a B uniforme, a força magnética |q|vB fornece a força centrípeta mv²/r. Assim, r=mv/(|q|B) e a frequência angular ciclotrônica é |q|B/m, independente da velocidade nesta aproximação. O sinal da carga define a direção de rotação. Um deutério tem aproximadamente duas vezes a massa do próton e a mesma carga, enquanto uma partícula alfa tem quatro vezes sua massa e duas vezes sua carga; suas frequências são cada uma metade do valor do próton. Em campos E e B cruzados, o movimento sem desvio requer forças elétricas e magnéticas opostas e v=E/B. Verifique as direções vetoriais antes de usar essa magnitude.

Uma fonte ideal de 24 V alimenta 2 ohms em série com ramos em paralelo de 3 e 6 ohms. Identifique os nós antes de reduzir a rede.

O outro ramo carrega 4 A; as correntes dos ramos somam a corrente da fonte.

Não aplique a tensão da bateria a cada ramo nem reduza novamente a potência de corrente rms pela metade. O ângulo de fluxo usa a normal à área; um seletor também precisa de direções de força opostas.

valor eficaz: Raiz quadrada da média dos valores ao quadrado, usado para corrente ou tensão CA efetiva.

acoplamento de fluxo: Soma do fluxo magnético através das voltas de uma bobina.