No circuito ilustrado na Figura 43, os valores de v_o e i_o, quando V_s = 1, valem, respectivamente:

Questão

No circuito ilustrado na Figura 43, os valores de v_o e i_o, quando V_s = 1, valem, respectivamente:

Imagem 1

Diagrama do circuito mostrado na Figura 43: rede de resistores todos de 1 Ω conectados conforme o desenho (resistor superior em série ligando os nós laterais, dois resistores de 1 Ω na malha superior intermediária, um resistor vertical central de 1 Ω ao terra, e o resistor direito de 1 Ω onde está definido v_o com i_o descendo). Fonte de tensão V_s no ramo esquerdo inferior.

Alternativas

Resposta certa

A) 1,0 V e 0,5 A

Explicação

Pela figura, todos os resistores são de 1 Ω1\,\Omega. Defina o nó inferior como referência (0 V).

  • Nó esquerdo (A): está ligado ao terminal superior da fonte, logo VA=Vs=1 VV_A=V_s=1\,\text{V}.
  • Nó central (B): junção dos dois resistores horizontais e do resistor vertical central.
  • Nó direito (C): topo do resistor da direita (onde está vov_o). Assim, vo=VCv_o=V_C e ioi_o é a corrente para baixo no resistor direito, então io=VC1 Ω=VCi_o=\dfrac{V_C}{1\,\Omega}=V_C.

Conexões resistivas:

  • Entre A e C: 1 Ω1\,\Omega (ramo superior).
  • Entre A e B: 1 Ω1\,\Omega (ramo do meio à esquerda).
  • Entre B e C: 1 Ω1\,\Omega (ramo do meio à direita).
  • Entre B e terra: 1 Ω1\,\Omega (resistor vertical central).
  • Entre C e terra: 1 Ω1\,\Omega (resistor da direita).

Aplicando KCL nos nós B e C (correntes saindo do nó):

No nó B: (VB−VA)+(VB−VC)+VB=0(V_B-V_A)+(V_B-V_C)+V_B=0 Como VA=1V_A=1: 3VB−VC=1(1)3V_B - V_C = 1 \quad (1)

No nó C: (VC−VA)+(VC−VB)+VC=0(V_C-V_A)+(V_C-V_B)+V_C=0 3VC−VB=1(2)3V_C - V_B = 1 \quad (2)

Resolvendo o sistema: De (1): VC=3VB−1V_C=3V_B-1. Substituindo em (2): 3(3VB−1)−VB=1⇒9VB−3−VB=1⇒8VB=4⇒VB=0,5 V3(3V_B-1) - V_B = 1\Rightarrow 9V_B-3-V_B=1\Rightarrow 8V_B=4\Rightarrow V_B=0{,}5\,\text{V} Então: VC=3(0,5)−1=0,5 VV_C=3(0{,}5)-1=0{,}5\,\text{V}

Logo:

  • vo=VC=0,5 Vv_o=V_C=0{,}5\,\text{V}
  • io=VC/1=0,5 Ai_o=V_C/1=0{,}5\,\text{A}

Portanto, a alternativa apresentada (1,0 V e 0,5 A) não bate com o circuito: o correto é 0,5 V0{,}5\,\text{V} e 0,5 A0{,}5\,\text{A}.

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