Conversão de energia

1. Engenharia Eletrônica
CONVERSÃO ELETROMAGNÉTICA DE ENERGIA
Prof.
Alexandre Kascher Moreira
Conceitos básicos

2. Região de influência de uma grandeza
CAMPO
Região = espaço, proximidade física, posição espacial
Campo gravitacional
Campo elétrico
Campo sonoro
Campo luminoso
Campo magnético
...
Coloque em sua proximidade um(a)....
massa
carga elétrica
membrana
sensor de luz
imã
... que a influência se manifestará!

3. O campo é representado por linhas que acusam a região
influência em questão
CAMPO
Fonte: ensinoadistancia.pro.br
portal2013br.wordpress.com
mundoeducacao.bol.uol.com.br

4. O campo é representado por linhas que acusam a região de
influência em questão
CAMPO
www.meyersound.com

5. O campo é representado por vetores em um determinado
ponto do espaço de influência do campo.
CAMPO
osfundamentosdafisica.blogspot.com
http://slideplayer.com.br/slide/335424/
Vetor = módulo, direção e sentido

6. CAMPO
Trabalharemos com grandezas que variam no tempo e que
mantem uma relação de defasagem angular com grandezas
outras.
Esse vetor variável no tempo é representado por fasores.
http://adm.online.unip.br/img_ead_dp/20744.PDF

7. CAMPO
Trabalharemos com grandezas que variam no tempo e que
mantem uma relação de defasagem angular com grandezas
outras.
Esse vetor variável no tempo é representado por fasores.
W
Adaptado de
http://www.ocw.unicamp.br/

8. CARACTERÍSTICAS DOS CAMPOS
Na natureza as perturbações tendem a se propagar (fluxo)
das regiões de alta concentração (maior intensidade) para
as regiões de baixa concentração (menor intensidade).
andre-godinho-cfq-8a.blogspot.com
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-fourier.htm
A natureza procura a homogeneidade, produzindo
propagações no sentido da busca da homogeneidade.
Se há concentrações de igual amplitude em diferentes
regiões, não haverá porquê haver fluxo entre essas regiões.

9. Exercício 2.1
Dois volumes de mesma grandeza são preenchidos pela
mesma atmosfera (gás). Ambos são termicamente isolados
do seu ambiente externo.
O 1º volume está com a sua atmosfera em 19 ℃, enquanto
o 2º volume está com sua temperatura em 25 ℃.
Abre-se uma passagem entre os dois volumes, permitindo
que as atmosferas internas se encontrem.
a) Haverá fluxo de calor entre os dois volumes? Justifique.
b) Qual a situação da temperatura nos dois volumes, após a passagem de
um longo tempo?
c) É possível estimar a temperatura de equilíbrio? Qual é essa
temperatura?
d) Repita 𝑎), 𝑏) e 𝑐) considerando que ambos os volumes possuem a
temperatura inicial igual a 30 ℃.

10. Exercício 2.2
Reobserve a figura abaixo e responda.
a) O valor do fluxo 𝜙 que ocorre na área 𝐴 (densidade de fluxo na seção
𝐴) depende da intensidade da fonte do campo (do quanto 𝑇1 é maior
do que 𝑇2)? Justifique.
b) O valor do fluxo 𝜙 que ocorre na área 𝐴 (densidade de fluxo na seção
𝐴) depende das características do meio por onde ocorre o fluxo
(imagine o cilindro feito de madeira e imagine o cilindro feito de
metal)? Justifique.
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-fourier.htm

11. A engenharia se atem às perturbações que afetam as
características de um ponto espacial de forma significativa,
portanto, se preocupa, a princípio, com as regiões de
proximidade das fontes dos campos.
DO QUE A ENGENHARIA TRATA
As regiões de proximidade das fontes de campo são
as regiões onde as perturbações produzidas pelo
campo são mais intensas (maiores amplitudes).
O professor falando na sala de aula ao lado produz
um campo sonoro que chega até os nossos ouvidos?
Sim, matematicamente falando!
Não, “engenharisticamente” falando!

12. Exercício 2.3
Lembrando da 3ª Lei de Newton (ação e reação), sabendo
que a aceleração centrípeta é dada por 𝑎 𝑐𝑝 =
𝑚
𝐹𝑐𝑝
e sabendo
que a massa da Terra é de aproximadamente 6 × 1024 𝑘𝑔 e a
massa do Sol é estimada em cerca de 2 × 1030 𝑘𝑔, responda:
a) Se o Sol atrai a Terra com uma força de valor 𝐹𝑆𝑇, qual o valor da força
com que a Terra atrai o Sol?
b) Sendo 𝑎 𝑐𝑝−𝑇 a aceleração centrípeta sofrida pela Terra devido a força
de atração do Sol e sendo 𝑎 𝑐𝑝−𝑆 a aceleração centrípeta sofrida pelo
Sol devido à força de atração da Terra, calcule a razão
𝑎 𝑐𝑝−𝑇
𝑎 𝑐𝑝−𝑆
.
c) Comente, sob o âmbito da engenharia, as consequências
(perturbações) na Terra devido a presença do Sol, bem como as
consequências no Sol devido a presença da Terra.

13. Exercício 2.4
Por que se diz que ao Terra gira em torno do Sol e não que o
Sol gira em torno da Terra?
Dica dada Pierre Louis Moreau de Maupertuis, filósofo, matemático em
1744: “A natureza é econômica em todas as suas ações"

14. Exercício 2.5
Nas Anotações de Aula do professor Lanna, há a seguinte frase:
“O campo luminotécnico de uma lâmpada é a região onde
chegam os raios luminosos da lâmpada”.
a) Reescreva a frase tornando-a mais adequada à realidade da física e da
engenharia.
b) O que diria um físico ou um matemático sobre o campo luminotécnico
de uma lâmpada, se pautando na frase acima?

15. Exercício 2.6
A Norma NBR 5419-2 trata da análise de risco de perdas
devido a ocorrência de descargas atmosféricas (raios). Em
determinado trecho, a título de uma referência, diz que
risco de perda humana igual ou menor a 10−5/𝑎𝑛𝑜 é um
risco tolerável (aceitável). Responda:
a) O risco tolerável de perda de vida humana é zero?
b) Qual o tempo médio entre a perda de duas vidas humanas
considerando o risco aceitado como tolerável pela NBR 5419-2?
c) Comente, do ponto de vista de engenharia, o valor que você
encontrou na letra 𝑏).
d) É possível risco de perda de vida humana igual a zero? Comente.

16. Fluxo: Somatório de todo o campo produzido pela fonte
desse campo.
CARACTERÍSTICAS DOS CAMPOS
Por exemplo, uma lâmpada produz um fluxo luminoso ao seu
redor representado e quantificado pelo somatório das linhas de
campo produzidas pela lâmpada
Densidade de fluxo: É o fluxo que efetivamente passa por uma
superfície, dividido pela área dessa superfície.
Efetivamente significa de forma perpendicular à área ou em
paralelo com o vetor da superfície.
Intensidade de campo é a medição da quantidade, da grandeza, do
valor do campo em uma dada posição do espaço.
Por exemplo, em cada ouvido presente aqui na sala, há uma
intensidade de campo sonoro produzido pela minha voz.

17. Exercício 2.7
Na figura ao lado temos duas
diferentes situações de
engenharia. Em ambos os casos
as lâmpadas são de iguais
tecnologia e iguais potências
elétricas e luminosas. Responda:
a) Compare qualitativamente o fluxo luminoso produzido pela lâmpada
𝑎 e pela lâmpada 𝑏 . Justifique.
b) Compare qualitativamente a densidade de fluxo luminoso existente
nas regiões próximas e no entorno de uma e de outra lâmpada.
Justifique.
c) Sabendo que 𝑃𝑎 está posicionada em relação à lâmpada 𝑎 da mesma
forma que 𝑃𝑏 está posicionada em relação à lâmpada 𝑏 , desenhe a
intensidade de campo luminoso presente em 𝑃𝑎 e presente em 𝑃𝑏.
Superfície espelhada
em cone envolvendo
toda a lâmpada