EN25141 – SOFTWARE PARA RESOLUÇÃO NUMÉRICA E SIMBÓLICA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS LINEARES
RESUMO
De acordo com Michael Singh em sua pesquisa “Role of circuit and logic simulators in EE curriculum” o poder de simuladores no aprendizado vem da diligência do estudante em iterar por várias possibilidades, sempre se questionando uma pergunta da forma “E se?”. É com isto em mente que este projeto visa desenvolver uma aplicação auxiliadora na análise de circuitos elétricos que permita ao usuário análise das propriedades do circuito (tensão e corrente de componentes) como função das propriedades iniciais (impedância ou frequência) dos componentes que compõem esse circuito através gráficos e expressões simbólicas. Para realizar esse projeto utilizou a linguagem de programação Python e sua biblioteca de matemática simbólica Sympy, juntamente das bibliotecas MatPlotLib para a formação de gráficos e PyQt 6 para o desenvolvimento da interface com o usuário. Para tornar esse projeto possível, desenvolveu também um novo algoritmo computacional para a resolução de circuitos elétricos lineares baseado no método de correntes de malha de Maxwell, utilizando construções da teoria de grafo e álgebra linear. O programa implementado mostrou que é capaz de solucionar qualquer circuito elétrico linear em estado estacionário, seja corrente contínua ou alternada. Estudos com a biblioteca Sympy comprovam que ela é capaz de realizar cálculos matriciais simbólicos, o suficiente para essa aplicação, e que as expressões matemáticas retornadas podem ser formatadas para o usuário final. Estudos e testes da biblioteca PyQt 6 mostram que ela pode renderizar vários componentes interativos e tem boas capacidades gráficas. O projeto mostra-se promissor em possibilitar a análise das propriedades do circuito como função das propriedades individuais dos componentes, permitindo maior profundidade na compreensão das características do circuito elétrico.
PALAVRAS-CHAVE
circuitos elétricos; software educativo; álgebra; teoria de grafo; álgebra linear; matemática simbólica