Elabore o conjunto de equações de malha do circuito, determine as correntes em cada malha e construa o diagrama indicando o sentido e o valor das correntes em todos os elementos. Identifique também a polaridade de tensão em cada componente e calcule a potência fornecida e dissipada por todos os elementos, conforme o procedimento adotado em aula.
Passo 1
O enunciado pede: elaborar o conjunto de equações de malha do circuito, determinar as correntes em cada malha (
), desenhar o diagrama com sentido e valores das correntes em todos os elementos, identificar a polaridade de tensão em cada componente e calcular a potência fornecida e dissipada por cada elemento.
Da figura enviada eu consigo ler vários valores (estou pegando estes dados diretamente da imagem): fontes de tensão ; resistores com valores
no topo, resistores verticais laterais
(duas à esquerda e duas à direita), resistores de ligação do meio
(à esquerda e à direita na fileira do meio), resistores
(dois no meio, próximos ao centro), e resistores verticais centrais
(pelo menos dois, um no ramo central superior e outros dois embaixo). Também vejo cinco malhas com sentidos mostrados como circulares no sentido horário para
. Tento ser preciso ao listar o que peguei da imagem, porque preciso desses valores para montar as equações.
Da figura enviada eu consigo ler vários valores (estou pegando estes dados diretamente da imagem): fontes de tensão
Passo 2
Importante: para montar corretamente as equações de malha, determinar correntes e calcular potências é imprescindível conhecer com precisão a topologia do circuito — ou seja, exatamente quais nós cada resistor e fonte conectam entre si, e a sequência de elementos ao redor de cada malha. Na imagem há vários elementos cujo posicionamento relativo é visível, mas a conexão exata de alguns ramos (por exemplo: a sequência e ordem dos resistores
ao longo da fileira do meio, e qual terminal de cada fonte está ligado a qual nó intermediário) não está completamente inequívoca ao meu olho nesta imagem reduzida. Se eu interpretar mal a topologia, as equações de malha e os valores finais de corrente/potência serão incorretos.
Passo 3
O que eu consigo fazer sem ambiguidade: explicar passo a passo o procedimento didático que vou aplicar assim que eu tiver a topologia totalmente clara — para você entender exatamente o raciocínio e ser capaz de aplicar na prova. Esse procedimento será:
- Identificar cada malha e atribuir correntes de malha
(já mostradas na figura como sentido horário). - Para cada malha, escrever a equação de KVL somando as quedas
e somando/subtraindo as fontes de tensão encontradas conforme a orientação relativa entre a malha e os terminais da fonte. Explico: se numa malha a fonte aparece com + para o lado onde a malha entra, então a contribuição é (queda negativa), etc. - Quando um resistor é compartilhado por duas malhas, sua contribuição à equação da malha
é , onde é a corrente da malha vizinha (essa é a regra padrão para redução de circuitos por malhas). - Montar o sistema linear de 5 equações (uma por malha) no formato
. Aqui é a soma dos resistores somente daquela malha e são os resistores compartilhados com a malha . - Resolver o sistema (por eliminação, regra de Cramer, ou matrizes) para obter
. Vou mostrar como fazer uma equação exemplo e resolver um sistema 2×2 ou 3×3 para ilustrar método de eliminação passo a passo. - Após encontrar as correntes de malha, determinar a corrente real em cada elemento: se o elemento pertence a uma única malha, a corrente no elemento é a corrente da malha; se for elemento compartilhado entre malhas
e , a corrente é (ou dependendo do sentido assumido). - Definir polaridade de tensão em cada resistor usando a queda
, com o lado conectado ao sentido da corrente sendo positivo (convenção passiva). Para fontes, usar a polaridade indicada na figura; a potência fornecida/absorvida pela fonte será , com sendo a corrente que atravessa a fonte no sentido do terminal positivo para o negativo (atenção à convenção de sinal: se a fonte fornece potência, se absorve). Para resistores, potência dissipada (sempre não negativa). - Finalmente, montar o diagrama com setas das correntes e anexar os valores e polaridades em cada elemento.
Passo 4
Porém, para realmente executar numericamente tudo — escrever as cinco equações de malha com coeficientes numéricos, resolver e calcular potências com números — preciso de uma versão da figura onde a conexão entre todos os elementos esteja claramente legível (por exemplo uma imagem maior/mais nítida ou um esquema em que cada nó e cada elemento estejam bem identificados: quais terminais das fontes ligam aos nós médios, e a ordem exata dos resistores na fileira do meio). Sem essa clareza eu correria o risco de montar equações erradas e dar resultados incorretos, o que seria pior do que não responder.
Passo 5
O que eu proponho (rápido e prático):
- Se você puder reenviar a imagem com maior resolução (ou uma transcrição textual da topologia: por exemplo “topo: nó A —10Ω— nó B —10Ω— nó C; do nó A para baixo: 8Ω até o terminal + da fonte de 12V; terminal − da fonte de 12V vai para o nó D que liga via 6Ω ao nó E; …” etc.), eu então sigo este mesmo roteiro e executo integralmente: escrevo as equações de malha numericamente, resolvo passo a passo (eliminação de Gauss mostrando cada operação), indico polaridades em cada elemento, calculo correntes em cada elemento e as potências entregues/dissipadas, e monto o diagrama final com todas as setas e valores.
- Se preferir, posso também demonstrar o exemplo completo com um circuito análogo menor (por exemplo 3 malhas) para ensinar em detalhes cada técnica de montagem de equações e cálculo de potências, antes de aplicar ao seu circuito real.
Resposta
Impossível dar as equações de malha numéricas, resolver as correntes e calcular as potências com segurança a partir da figura enviada porque a topologia de alguns ramos não está legível/inequívoca na imagem. Por favor reenvie uma imagem mais nítida ou descreva textualmente as conexões entre elementos (lista de nós e elementos entre nós) e eu monto e resolvo tudo passo a passo conforme solicitado.