Um modelo é um conjunto de relações matemáticas que descreve o comportamento de determinado sistema em determinadas situações. Dependendo da precisão que se queira obter e da situação em análise, podem usar-se modelos de maior ou menor precisão; haverá sempre uma situação de compromisso entre a simplicidade do modelo e a representatividade (precisão) deste.

Atendendo ao âmbito deste curso poder-se-á afirmar que a maior parte dos componentes que constitui um circuito será, idealmente, semelhante a uma fonte ou a um dos elementos R, L e C anteriormente estudados.

No entanto, em situações um pouco mais realistas, haverá necessidade de uma maior aproximação à realidade nos modelos destes componentes.

Na prática o que acontece quando se efectua um curto-circuito aos terminais de uma bateria? A resposta é que se estabelece uma corrente muito elevada e rapidamente a bateria se “descarrega”, isto é, anula-se a tensão aos seus terminais. Este comportamento verificado na prática, não é descrito pelo modelo de fonte de tensão ideal anteriormente apresentado porque a bateria é uma fonte de tensão real e não ideal!

Um modelo mais realista para representar uma fonte de tensão, consiste na ligação série de uma fonte de tensão ideal, com uma pequena resistência , designada por resistência interna, conforme se representa na figura seguinte.

Figura 10 – Esquema equivalente de uma fonte de tensão

Aplicando a Lei das Malhas e a equação característica da resistência, obtém-se:

Se ocorrer um curto-circuito aos terminais da fonte de tensão, na expressão anterior, a corrente de curto-circuito, , que vai atravessar a fonte é:

Como o valor de é muito pequeno comparado com o valor de , a corrente de curto-circuito toma valores muito elevados e pode mesmo danificar a fonte.

Os valores de , e são características da fonte. Conhecidos dois deles, poder-se-á determinar o terceiro.

Analogamente, um modelo mais realista para representar uma fonte de corrente, consiste na ligação paralelo de uma fonte de corrente ideal, com uma grande resistência , designada por resistência interna, conforme se representa na figura seguinte.

Figura 11 – Esquema equivalente de uma fonte de corrente

Se a fonte for deixada em aberto, , a corrente circulará entre a fonte e a resistência interna, sendo a tensão aos terminais da fonte, :

Na prática, também uma resistência real apresenta um certo comportamento indutivo, pelo que o seu modelo mais realista pode ser dado por uma resistência ideal, R, em série com uma pequena indutância , conforme se representa na figura.

Figura 12– Esquema equivalente de resistência real

Uma bobine é constituída por várias espiras de material condutor, podendo o comprimento total deste condutor atingir valores consideráveis; assim sendo, e atendendo à resistividade do material de que é feito o condutor, a bobine vai apresentar um certo carácter resistivo. O seu modelo real poderá então ser dado por uma indutância L em série com uma pequena resistência , tal como representado na figura.

 

Figura 13– Esquema equivalente de uma bobine real

Um condensador que tenha sido “carregado” (apresente uma tensão não nula aos seus terminais) mas que não seja percorrido por qualquer corrente (circuito aberto), irá, lentamente, “descarregando” (baixando a tensão aos seus terminais), facto que não é explicado pelo modelo anteriormente apresentado. Na prática, representa-se o condensador como uma capacidade ideal C em paralelo com uma grande resistência . A corrente que circulará entre a capacidade e esta resistência, modeliza o fenómeno de “descarga” do condensador. Este modelo encontra-se representado na figura seguinte.

Figura 14– Esquema equivalente de uma capacidade real

NOTA - Os modelos apresentados não são únicos; são apenas aqueles que, no âmbito deste curso, poderão explicar a maior parte dos fenómenos estudados. Situações particulares ou necessidade de uma grande precisão de valores, poderão requerer modelos mais elaborados.