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Circuitos elétricos 1
Este documento fornece uma introdução aos conceitos básicos de circuitos elétricos. Resume os principais tópicos da disciplina de Circuitos Elétricos, incluindo elementos de circuitos, lei de Ohm, associação de resistores em série e paralelo, e instrumentos de medição.
![Aula 4 eletromagnetismo[2]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/aula4eletromagnetismo2-120221070504-phpapp01-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
Circuitos elétricos 1
- 1. Circuitos Elétricos Dr. ReinelBeltrán Aguedo reinelbeltran71@gmail.com Sala de professores - B10 Engenharia elétrica
- 2. Ementa Introdução à análisecircuitos. Grandezas elétricas. Elementos de circuitos. Leis básicas de circuitos. Associação de resistores. Divisores de tensão e corrente. Transformação de redes. Métodos de análise de circuitos: por correntes de malha e tensões dos nós. Teoremas sobre circuitos. Linearidade e superposição. Transformação de fontes. Teoremas de Thévenin e Norton. Máxima transferência de potência. Circuitos de primeira ordem RL e RC. Circuitos de segunda ordem RLC.
- 3. CONCEITOS BASICOS Circuitos Elétricode: Corrente contínua (CC): Possuem uma fonte ou gerador e uma carga que operam com tensão contínua ou unidirecional, ou seja, valor invariável no tempo. Corrente alternada (CA): Possuem uma fonte de alimentação ou gerador e uma carga que funcionam com tensão alternada, normalmente senoidal.
- 4. CONCEITOS BASICOS Grandes tarefasà teoria dos circuitos elétricos: A análise: Determinar grandezas como intensidade de corrente, queda de tensão, potência e energia consumidas, .... A síntese: Dado um determinado desempenho nas principais grandezas alimentação do disponível, circuito encontrar e a ou circuito. Mais complexo, não será objeto de estudo! fonte projetar de o
- 5. CONCEITOS BASICOS Grandes cientistas: AlessandroVolta André-Marie Ampere Michael Coulomb Simon Ohm
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- 7. CONCEITOS BASICOS Circuito Elétrico:Arranjo de componentes elétricos interligados formando um caminho ou trajetória fechada para certa finalidade. Componentes básicos: • • • • Fonte de alimentação ou gerador Resistor Capacitor Indutor
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- 9. CONCEITOS BASICOS Sistema Internacionalde Unidades (SI) Permitir o intercâmbio de informações entre diferentes cientistas. Adotado pela Conferência Geral de Pesos e Medidas em 1960. No Brasil foi adotado pelo Decreto no 81.621 do 03 de maio de 1978. Foi ratificado pela 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), 1960 em Paris, e oficializado no Brasil em 1963 e posteriormente em 1968 e foi atualizado até a 15ª. CGPM/1975.
- 10. CONCEITOS BASICOS Unidades básicasdo SI Unidade Símbolo Grandeza metro m Comprimento quilograma kg Massa segundo s Tempo ampère A Corrente elétrica kelvin K Temperatura termodinâmica mol mol Quantidade de matéria candela cd Intensidade luminosa
- 11. CONCEITOS BASICOS UNIDADES DERIVADAS GRANDEZA DO SI NOMEDA UNIDADE FÓRMULA (SÍMBOLO) DIMENSIONAL s-1 Freqüência hertz (Hz) Energia ou trabalho joule (J) N.m Potência watt (W) J/s Carga elétrica coulomb (C) A.s Potencial Elétrico volt (V) W/A Resistência elétrica ohm (Ω) V/A Condutância elétrica siemens (S) A/V Capacitância elétrica farad (F) C/V Fluxo magnético weber (Wb) V. s Indutância henry (H) Wb/A
- 12. CONCEITOS BASICOS Prefixos doSI Nome Símbolo Fator pelo qual a unidade é multiplicada tera T 1012 giga G 109 mega M 106 quilo k 103 hecto h 102 deca da 10 deci d 10-1 centi c 10-2 mili m 10-3 micro nano pico µ n p 10-6 10-9 10-12
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- 14. CONCEITOS BASICOS Carga eCorrente: Carga é a propriedade elétrica das partículas atômicas que compõem a matéria, medida em Coulomb (C), sendo o principal elemento utilizado para explicar todo fenômeno elétrico. A carga elétrica de um elétron é negativa e igual em magnitude a 1,602 x 10-19 C, enquanto que um próton carrega uma carga positiva com a mesma magnitude. A presença de um número igual de prótons e elétrons resulta em um átomo neutro.
- 15. CONCEITOS BASICOS Partícula Carga (C) Massa(Kg) Elétron -1.6021917 x 10-19 9.1095 x 10-31Kg Próton 1.6021917 x 10-19 1.67261 x 10-27Kg 0 1.67492 x 10-27Kg Nêutron
- 16. CONCEITOS BASICOS Intensidade deCorrente elétrica: Taxa de variação da carga em relação ao tempo e é medida em ampères (A). A corrente movimento é elétrica ordenado de um cargas elementares. i(t) – ampère (A) q – Coulomb (C) Sabendo-se t – segundos (s) contém que : que 6,25x1019 1C (Coulumb) elétrons, temos
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- 18. CONCEITOS BASICOS Para moverum elétron num condutor numa determinada direção é necessário alguma transferência de energia ou trabalho. Tensão: É a energia necessária para mover uma unidade de carga através de um componente. Diferença de potencial – ddp (tensão ou voltagem) é medida em volts (V). v(t) – volt (V) W – trabalho realizado - joule(J) q – coulomb (C)
- 19. CONCEITOS BASICOS Potência: éa variação da energia em função da variação do tempo. dW p(t ) = dt (watt) Energia: é a potência consumida ao longo de determinado tempo ou ainda, energia é a capacidade de realizar trabalho. é medida em joules (J) ou em watt-hora (Wh), onde 1 Wh = 3.600 J.
- 20. CONCEITOS BASICOS dW dWdq p(t ) = = ⋅ = v( t ) ⋅ i ( t ) dt dq dt dW = p(t ) ⋅ dt t t 0 0 ∫ dW = ∫ p(τ) ⋅ dτ = W(t ) − W(0)
- 21. CONCEITOS BASICOS Tipos deelementos de um circuito Passivos e ativos. Passivos: resistores, capacitores e indutores Ativos: fontes em geral, geradores e amplificadores operacionais. Tipos de fontes: independentes e dependentes.
- 22. ELEMENTOS PASIVOS SÍMBOLO ELEMENTO Resistência (R) Indutância(L) Capacitância (C) UNIDADE ohms (Ω) henry (H) farady (F)
- 23. CONCEITOS BASICOS Fontes Independentes:Fornece tensão ou corrente independente das outras variáveis do circuito. O sentido da corrente é considerado positivo quando sair pelo terminal positivo e entrar pelo terminal negativo. A potência fornecida pela fonte será positiva sempre que a fonte fornece energia ao circuito, caso contrário a potência terá um valor negativo.
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- 25. CONCEITOS BASICOS Fonte dependenteou controlada ideal: É um elemento ativo no qual a grandeza fornecida é controlada por uma outra tensão ou corrente. Tipos: De tensão dependente dependente. e de corrente
- 26. EXEMPLOS Exemplo 1: Acada 64 ms, 0.16 C atravessam a seção de um condutor. Determine a corrente. ∆q 0,16C 160 × 10 −3 C i= = = = 2,50 A −3 −3 ∆t 64 × 10 s 64 × 10 s Exemplo 2: Encontre a diferença de potencial entre dois pontos de um sistema elétrico, se é necessário despender 60 J de energia para deslocar uma carga de 20 C entre esses dois pontos. ∆W 60 J v= = =3V ∆q 20 C
- 27. EXEMPLOS Exemplo 3. Determinea energia necessária para deslocar uma carga de 50 µC através de uma diferença de potencial de 6 V. ∆W = v∆q = (50 × 10 −6 C )(6V ) = 300 × 10 −6 J = 300 µJ Exemplo 4. Se na figura i = 3A e v = 6V, calcule: (a) a potência absorvida pelo elemento, p = 6A x 3V = 18 W (energia positiva entra pelo terminal positivo) p(t ) = v(t ) ⋅ i(t ) (a) a energia entregue ao elemento entre 2 e 4 s. W = 18 x (4 - 2) = 36 J dW p(t ) = dt
- 28. EXEMPLOS Exemplo 5: Calculeas potências a serem fornecidas pelas fontes mostradas. Potência fornecida p = (12)(3) = 36 W (corrente positiva sai do terminal positivo de tensão) Potência absorvida p = (6)(4) = 24 W Potência a fornecer P=-24 W Potência fornecida p = (10)(2) = 20 W (corrente positiva flui do terminal positivo de tensão) Potência fornecida P= (-9)(5)=-45 W Potência a absorver p = 45 W
- 29. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃODE TENSÃO E CORRENTE Medida de Tensão Contínua: Voltímetro Medida de Tensão Alternada: Problema da polaridade: Medida de Corrente Contínua: Amperímetro Medida de Corrente Alternada: Problema da polaridade:
- 30. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃODE TENSÃO E CORRENTE
- 31. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃODE TENSÃO E CORRENTE
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- 34. RESISTÊNCIA ELÉTRICA Resistência elétrica:Característica elétrica dos materiais que representa a oposição à passagem de corrente elétrica. Efeito joule: O choque dos elétrons com os átomos gera um aumento de temperatura do material resistivo. Resistores: Os dispositivos construídos resistência à passagem da corrente elétrica. para produzir
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- 37. Lei de ohm ALei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador, o físico alemão Georg Simon Ohm (1787-1854), afirma que, para um condutor mantido à temperatura constante, a razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante. Essa constante é denominada de resistência elétrica.
- 38. Lei de ohm Primeiralei de Ohm 1ª Lei de Ohm: mantida a temperatura constante, o quociente da ddp aplicada pela respectiva intensidade de corrente elétrica resultava em uma constante característica do resistor. A resistência não depende da ddp aplicada ao resistor nem da intensidade da corrente que o percorre.
- 39. Lei de ohm 2ªLei de Ohm: a resistência elétrica e diretamente proporcional ao comprimento (L) do fio e inversamente proporcional a área. Resistividade (ρ): uma grandeza que depende do material que constitui o resistor e da temperatura.
- 40. Lei de ohm Porexemplo: Se um condutor de cobre tem cumprimento 1000 mm, com um área de seção de 1 mm2, sua resistência é: R = (1,72.10-8).(1)/(1.10-6) = 0,0172 Ω. Já que a resistividade do cobre a 20°C é 1,72.10-8 ohm-m
- 41. Lei de Ohm Ovalor recíproco da resistência chama-se condutância e geralmente representa-se por a letra G. Se expressa em Simens (S) ou também em mho. 1 G= R O recíproco da resistividade chama-se condutividade, acostuma-se a representar lha pela letra grega σ ou γ e suas unidades são: m/Ω.mm2. 1 σ= ρ
- 42. Lei de Ohm Material Resistividade- ρ ( .m) Uso Alumínio 2,8 x 10-8 Condutor Ouro 2,45 x 10-8 Condutor Cobre 1,72 x 10-8 Condutor Prata 1,64 x 10-8 Condutor Carbono 4 x 10-5 Semicondutor Silício 6,4 x 102 Semicondutor Germânio 47 x 10-2 Semicondutor Papel 1010 Isolador Mica 5 x 1011 Isolador Teflon 3 x 1012 Isolador
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- 50. Propostos 1 - Nocircuito apresentado abaixo, qual deve ser o valor da tensão da fonte para que a corrente I seja de 2 A ? 2- Determine a intensidade de corrente no circuito abaixo, bem como seu sentido.
- 51. Propostos 3- Qual deveser a resistência elétrica de um circuito que, quando alimentado por uma tensão de 9V, é percorrido por uma corrente de 0,3 A? 4 – Sabendo que ao aplicarmos a um resistor uma tensão de 24V, circula uma corrente igual a 20 µA, determine a sua resistência. 5- Um resistor de 2,2M é percorrido por uma corrente igual a 10 µA. Calcule a queda de tensão nele. 6 – Que corrente passará por um resistor de 100K uma bateria de 12V? ligado a
- 52. Propostos 7. Determine aresistência equivalente entre os pontos A e B
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