Baixe aulas 1 a 6 - Circuitos elétricos 28-02-2011 e outras Notas de aula em PDF para Eletrônica, somente na Docsity!
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Circuitos
Elétricos
Parte 1 – Conceitos Básicos
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Energia
Grandeza que caracteriza um sistema físico.
Mantém seu valor independente das transformações que ocorrem no sistema.
Expressa a capacidade de modificar o estado de outros sistemas com os quais interage.
Unidade de Medida: joule [J]
A – Eletrólise B – Pilha C – Sensor termoelétrico D – Aquecedor de água por passagem ou por acumulação;
MEDIDAS DE ENERGIA: ⇒ 1 joule = quantidade de energia necessária para levantar 454 g do chão a uma altura de 9” ( 22,86 cm). ⇒ 1 caloria = quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1g de 14,5 °C para 15,5°C. Btu (British Thermal Unit) ⇒ medida britânica ⇒ mede a energia calorífica. ⇒ 1 Btu = quantidade de energia necessária para elevar em 1º F a temperatura de 0,454 l de água. (1 Btu corresponde a um fósforo aceso .)
E – Lâmpada; F – Sensor fotoelétrico; G – Gerador; H – Motor.
⇒ Em relação à unidade de ENERGIA ELÉTRICA: 1 joule = 1 watt. segundo
1000 joules = 1 Btu, 1 watt-hora = 3600 joules e 1 caloria = 4,18 joules.
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⇒ Eletricidade (energia elétrica): fundamental ao nível de desenvolvimento atual, viabiliza novos avanços na tecnologia moderna, (^) desempenha um papel versátil e intermediário.
Componentes elétricos: são parte de todo sistema elétrico
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Mas: geralmente os sistemas recebem energia na forma não-elétrica, e, por último, entregam a energia na forma não-elétrica
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Exigência ⇒⇒⇒⇒ dispositivos de conversão de energia são requeridos tanto no início como no final do sistema elétrico
raramente é utilizada nessa forma, mas, sendo convertida para a forma elétrica, a energia pode ser transmitida e controlada com relativa simplicidade, segurança e eficiência.
com a energia na forma elétrica, a sua aplicação,
como intermediária, é ilimitada!
“Cargas elétricas de sinais contrários se atraem e de mesmos sinais se repelem.”
Símbolos q ou Q
Unidade de Medida coulomb [C]
Módulo da carga do próton e do elétron: Princípio da Atração e Repulsão
Carga Elétrica e
Eletrização dos Corpos
Estuda os fenômenos relacionados às cargas elétricas em repouso.
Eletrostática
O átomo O núcleo é formado por:
Prótons →→→→ cargas elétricas positivas
Nêutrons →→→→ não têm carga elétrica
Nas órbitas, estão os Elétrons → cargas elétricas negativas
q = 1,602176487. 10
- C
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Processos de Eletrização
Indução
Contato
Atrito
Eletrização de um corpo neutro
pode ser obtida retirando elétrons de seus átomos:
ou inserindo elétrons em seus átomos:
q 1 , 6 x 10 C
− 19 = −
Carga de um corpo:
onde:
q = carga elétrica elementar
n positivo = número de elétrons inseridos
n negativo = número de elétrons retirados
Q =n. q
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Campo
Elétrico
Criado por cargas elétricas.
Representado por linhas de campo.
Símbolo E
Unidade de Medida newton/coulomb [N/C]
Grandeza Vetorial Campo Elétrico
Campo
Elétrico
Carga positiva Carga Negativa
⇓⇓⇓⇓ ⇓⇓⇓⇓
d
K.Q E =
em que:
K = constante de proporcionalidade = 9x10^9 N.m^2 /C^2 no vácuo e no ar.
Q = módulo da carga elétrica em [C]
d = distância em [m]
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Cargas de sinais contrários:
Consequência: Força de Atração
Cargas de mesmos sinais:
Consequência: Força de Repulsão
Campo Elétrico Uniforme
Q = módulo da carga elétrica em [C] E = módulo do campo elétrico em [N/C]
Força Elétrica
Símbolo F
Unidade newton [N]
Grandeza Vetorial Força Elétrica
Carga Q numa região submetida a um campo
elétrico E uniforme:
Q ⇒⇒⇒⇒ fica sujeita a uma força F
F = Q. E
Carga positiva ⇒ F mesmo sentido de E Carga negativa ⇒ F sentido contrário a E
Lei de Coulomb Interação dos campos elétricos das cargas ⇓ Forças de Atração ou Repulsão
em que: K=9x10^9 N.m^2 /C^2 (no vácuo e no ar) QA e QB = módulos das cargas em [C] d = distância em [m]
A B
d
K.Q .Q F =
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Grandeza derivada
Unidadederivada Símbolo (^) unidadesEm do SI
frequência hertz Hz
energia, trabalho, quantidade de calor joule J 1 J = 1 N.m
potência watt W 1 W = 1 J/s
carga elétrica, quantidade de eletricidade coulomb C
diferença de potencial elétrico, tensão elétrica, força eletromotriz volt^ V^ W/A
resistência elétrica ohm Ω^1 Ω = 1 V/A
condutância elétrica siemens S 1 S = 1 A/V
Prefixos
métricos no SI
em eletricidade:
múltiplos de 3
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Considere o campo elétrico E criado por uma carga
Q positiva e:
Tensão Elétrica - Diferença de Potencial (ddp)
Potenciais: VA < VB
Carga +q colocada no ponto B:
Movimento da carga em direção ao
ponto A.
Conclusão: Carga positiva move-se do potencial maior para o menor.
Conclusão : Carga negativa move-se do potencial menor para o maior.
Elétron (-q) colocado no ponto A:
Movimento do elétron em direção ao
ponto B.
é o nome dado à diferença de potencial
elétrico.
A corrente de água existe
por causa da diferença de
potencial gravitacional
entre as caixas d’água.
Símbolo
E, V ou U
Unidade de Medida
volt [V]
A diferença de
potencial (ddp) é
necessária para que
haja condução de
eletricidade.
Analogia com a Hidráulica
E = Vfinal - Vinicial
E = VB - VA
Maior
potencial
Menor
potencial
V = VB - VA
Tensão Elétrica (E, V ou U):
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Estudo das
cargas elétricas
em movimento.
Corrente Elétrica
Intensidade da Corrente Elétrica
Nos metais, os elétrons
movimentam-se no sentido contrário
do campo elétrico, do potencial
menor para o maior.
Símbolo
I
Unidade de Medida
coulomb [C] / segundo [s] = ampère [A]
Eletrodinâmica
Primeiro Contato com a Eletricidade:
Corrente Elétrica Convencional:
considera a corrente como sendo
formada por cargas positivas.
Sentido:
potencial maior
para o menor
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Questões de concurso:
Resposta: 22 (C)
22
s t
c b
a d
s t
c b
a d
Com o grafo + lista de bipolos: é possível construir o circuito
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Bipolos Gerador e Receptor
Gerador ou Bipolo Ativo
Eleva o potencial elétrico (^) Receptores Ativos
Num circuito, com mais de uma fonte, pode ocorrer o fato da corrente entrar pelo terminal positivo de uma fonte de tensão:
gerador (fonte) ⇒ funciona como
⇒ receptor ativo
Receptor ou Bipolo Passivo
Provoca queda de potencial
Veja o circuito da lanterna: Bateria ⇒ gerador Lâmpada ⇒ receptor
Atenção:
Característica elétrica dos materiais que representa a oposição à passagem da corrente elétrica.
Os elétrons têm dificuldade de se movimentarem pela estrutura atômica dos materiais.
Símbolos Elétricos
Efeito Joule
Aumento de temperatura do material resistivo devido ao choque dos elétrons com os átomos.
Símbolo
R
Unidade de Medida
ohm [Ω]
Resistência Elétrica
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Curto-Circuito
R ≈ 0 Ω:
Questões de concurso:
Resposta 29(C)
31
32
Informações Adicionais sobre Resistência:
Resistência Ôhmica
2
2
1
1 I
V
I
V R = =
I I
V V
I
V R −
−
∆
∆
ou
33
Resposta 32(e)
Resposta 24(E)
Questões
de
concurso:
- Um resistor de 33 ohms tem uma corrente de 0,5 A fluindo por ele. Em relação à potência dissipada pelo resistor, considere as afirmativas: (I) A potência que o resistor está dissipando é de 8,25 W. (II) A potência que o resistor está dissipando é de 16,5 W. (III) A corrente e a tensão no resistor têm mesmo módulo. (IV) A tensão aplicada no resistor é de 16,5 V. (V) É impossível determinar a potência dissipada no resistor. Estão corretas as alternativas: (a) apenas (I); (b) apenas (II); (c) (III) e (V); (d) (II) e (IV); (e) (I) e (IV).
Resistência Não-Ôhmica
I
V R I
V R = ≠ =
O valor da resistência varia com o aumento da tensão nos seus terminais:
ddp cresce ► R diminui
(até virar um curto-circuito)
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Termos para
descrever circuitos
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Circuito planar
Circuito não planar
circuito redesenhado para ver se é planar:
O circuito planar é aquele que pode ser desenhado em um único plano sem que dois ramos se cruzem
Circuito
planar
Circuito
não planar A
B
C
D
Exercício 3 - Verifique se o circuito é planar e redesenhe-o na forma linear.
