Circuitos Elétricos I - Atividade A2

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1)Leia o trecho a seguir:
“O teorema de Thévenin afirma que um circuito linear de dois terminais pode ser substituído por um circuito equivalente formado por uma fonte de tensão V em série com um resistor R, onde V é a tensão de circuito aberto nos terminais e R, a resistência de entrada ou equivalente nos terminais quando as fontes independentes forem desativadas” (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 123).
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
 
A partir dessa informação e do conteúdo estudado a respeito do Teorema de Thévenin, questiona-se: qual é a tensão de Thévenin, vista pela terminal ab no circuito abaixo? Assinale a alternativa correta:
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Figura - Circuito com fonte de tensão, fonte de corrente e resistores
Fonte: Elaborada pelo autor.
R: ( ) 64/6 v
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o nó que conecta a fonte de corrente, o resistor de 2 ohms e a fonte de tensão tem tensão deimage0515ee77a2c_20211112215149.gif, e o nó que conecta os resistores de 6 ohms e 4 ohms e a fonte de tensão tem tensão de Théveninimage0685ee77a2c_20211112215150.gif. Aplicamos as leis de Kirchhoff para determinar a tensão de Thévenin e o valor deimage0515ee77a2c_20211112215150.gif:
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Também temos:
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2)Leia o trecho a seguir:
“O princípio da superposição afirma que a tensão (ou a corrente) em um elemento em um circuito linear é a soma algébrica da soma das tensões (ou das correntes) naquele elemento em virtude da atuação isolada de cada uma das fontes independentes” (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 115).
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
 
A partir da leitura do fragmento acima, calcule a corrente image0355ee77a2c_20211112215145.gif no circuito abaixo, utilizando propriedade de superposição e assinale a alternativa correta:
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Figura - Circuito com fontes de tensão e fonte de corrente
Fonte: Elaborada pelo autor.
R: ( ) 1,5 A
Resposta correta. O efeito de cada fonte tem que ser estudado separadamente. Ao aplicar a fonte de 20image0335ee77a2c_20211112215145.gif, o resistor de 6 ? está em paralelo com o outro resistor de 6 ?. Assim, teremos um resistor equivalente de 3 ? que está em série com o resistor de 7 ?, no qual está passando a correnteimage0355ee77a2c_20211112215146.gif.
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Aplicando a fonte de 10image0335ee77a2c_20211112215146.gif, para corrente total (image0385ee77a2c_20211112215146.gif), temos:
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Desse modo, a corrente que passa pelo resistor de 7 ohms será:image0405ee77a2c_20211112215147.gif
Aplicando a fonte de 4image0245ee77a2c_20211112215147.gif, teremos curto-circuito e, então, a corrente não passará pelo resistor de 7 ohms.         
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3)Sabe-se que a “potência máxima é transferida a uma carga quando a resistência de carga for igual à resistência de Thévenin quando vista da carga” (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 133).
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
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Diante dessa informação, analise o circuito abaixo:
Figura - Circuito com fontes de tensão e resistores
Fonte: Elaborada pelo autor.
 
A partir do exposto, responda: qual é a máxima transferência de potência para a carga image0825ee77a2c_20211112215206.gif no circuito? Analise as afirmativas a seguir e julgue a alternativa correta:
R: ( ) 5,12 W
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, primeiramente, temos que obter o circuito equivalente de Thévenin visto pelo terminal ab. Consideramos a resistência doimage0825ee77a2c_20211112215206.gif como infinita e colocamos uma fonte de corrente com a correnteimage0385ee77a2c_20211112215206.gif entre a e b e calculamos a tensão da fonte de corrente. Aplicando as leis de Kirchhoff, teremos:
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Também:
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Então:
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4)A transformação de fontes da seguinte forma: “Transformação de fontes é o processo de substituir uma fonte de tensão V em série com um resistor R por uma fonte de corrente i em paralelo com um resistor R, ou vice-versa.”
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013. p. 120.
 
Considerando as informações apresentadas e os conteúdos estudados, qual é a tensão de image0515ee77a2c_20211112215131.gif do circuito abaixo? Assinale a alternativa que apresenta a resposta correta:
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Figura - Circuito com fonte de tensão e fonte de corrente e resistores
Fonte: Elaborada pelo autor.
R: ( ) Vx = 6V
Resposta correta. A alternativa está correta, pois podemos converter a fonte de tensão de 12 volts e o resistor de 6 ohms em série em uma fonte de corrente de 2 amperes com um resistor de 6 ohms em paralelo. Assim, teremos 2 resistores com a resistência de 6 ohms em paralelo e duas fontes de corrente em paralelo.image0535ee77a2c_20211112215131.gif
5)Leia o trecho a seguir:
“Muitas vezes pode acontecer de um determinado elemento em um circuito ser variável, enquanto outros elementos são fixos. Como exemplo característico, temos uma tomada de uma residência onde se pode conectar diferentes aparelhos, constituindo em uma carga variável. Cada vez que o elemento variável for alterado, todo o circuito tem de ser analisado por completo novamente. Para evitar esse problema, o teorema de Thévenin fornece uma técnica pela qual a parte fixa do circuito é substituída por um circuito equivalente” (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 122).
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
 
Considerando as informações apresentadas e os conteúdos estudados, observe o circuito equivalente de Thévenin visto pela terminal ab no circuito abaixo e responda: qual é a tensão de Thévenin? Assinale a alternativa correta:
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Figura - Circuito com fonte de tensão e fonte de corrente e resistores
Fonte: Elaborada pelo autor.
R: ( ) 21 V
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, para calcular a tensão de Thévenin vista pelo terminal ab, consideramos o terminal ab como um circuito aberto. Aplicando a lei de Kirchhoff para o circuito, teremos a equação abaixo, em que a tensão de Thévenin é representada comimage0605ee77a2c_20211112215143.gif e é calculada igual a 21 volts .image0615ee77a2c_20211112215144.gif
6)Leia o trecho a seguir:
Em análise de circuitos, é possível substituir uma fonte de tensão em série com um resistor por uma fonte de corrente em paralelo com um resistor. De acordo com Alexander e Sadiku (2013, p. 120), qualquer uma dessas substituições é conhecida como transformação de fontes.
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
 
Utilizando transformação de fonte de tensão no circuito abaixo, calcule a tensão da saída e assinale a alternativa que apresenta a resposta correta:
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Figura - Circuito com fonte de tensão, fonte de corrente e resistores
Fonte: Elaborada pelo autor.
R: ( ) V0 = 4,41 V
Resposta correta. A alternativa está correta, pois podemos substituir as fontes de corrente com o resistor em paralelo por uma fonte de tensão com um resistor em série e vice-versa. A fonte de 6 A e o resistor de 4 ohms em paralelo podem ser substituídos por uma fonte de tensão de 24 volts e um resistor de 4 ohms em série. Após a conversão, os resistores de 3 e 4 ohms estarão em série e podem ser somados.  Ao converter as fontes de tensão para as fontes de corrente, teremos  3resistores de 7 ?, 8 ? e 6 ? em paralelo e duas fontes de corrente de 2,42 A e 1,5 A. Então:
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A corrente que passa pelo resistor equivalente é de (image0445ee77a2c_20211112215157.gif.
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7)Leia o trecho a seguir:
“Capacitor é um elemento passivo projetado para armazenar energia em seu campo elétrico. Além dos resistores, os capacitores são os componentes elétricos mais comuns, sendo largamente utilizados em eletrônica, comunicações, computadores e sistemas de potência, assim como, por exemplo, em circuitos de sintonia de receptores de rádio e como elementos de memória dinâmica em sistemas computadorizados” (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 133).
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
 
A partir da leitura do trecho e considerando os conteúdos estudados no ebook da disciplina, questiona-se: se uma tensão de 30 V está conectada a um capacitor de 6 pF, qual é a carga elétrica e a energia armazenada no capacitor? Assinale a alternativa correta:
R: ( ) qc = 180 pC , Wc = 2,7 nJ
Resposta correta. A alternativa está correta porque a carga elétrica representada porimage1005ee77a2c_20211112215133.gif é igual à capacitância representada por C multiplicada pela tensão do capacitor. A energia armazenada no capacitor é calculada multiplicando-se a capacitância elevada a dois da tensão do capacitor e dividindo-se o produto por dois.
 
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8)Leia o trecho a seguir:
É possível “liberar a potência máxima a uma carga quando um sistema com perdas internas conhecidas for dado. Deve ser notado que isso resultará em perdas internas significativas maiores ou iguais à potência liberada à carga. O circuito equivalente de Thévenin é útil para descobrir a potência máxima que um circuito linear pode liberar a uma carga” (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 133).
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
 
Assim, considerando as informações apresentadas e os conteúdos estudados, qual é a máxima transferência de potência para a carga image0825ee77a2c_20211112215132.gif no circuito abaixo? Assinale a alternativa correta:
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Figura - Circuito com fonte de tensão, fonte de corrente e resistores
Fonte: Elaborada pelo autor.
R: ( ) 16,2 W
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, primeiramente, a tensão de Thévenin e a resistência de Thévenin devem ser calculadas. Podemos substituir a fonte de tensão de 9 V e a resistência de 3 ohms em série por uma fonte de corrente de 3 A e a resistência de 3 ohm em paralelo. Teremos duas fontes de corrente com o mesmo sentido de corrente e, então, podemos substituir essas duas fontes por uma fonte de 6 A. Essa fonte pode ser substituída por uma fonte de tensão de 18 volts com uma resistência de 3 ohms em série. Os resistores de 3 ohms e 2 ohms estarão em série e a resistência equivalente será igual a 5 ohms. Portanto:
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9)Leia o trecho a seguir:
“Se um circuito tiver duas ou mais fontes independentes, uma maneira de determinar o valor de uma variável específica (tensão ou corrente) é usar a análise nodal ou a de malhas. Outra forma seria determinar a contribuição de cada fonte independente à variável e então somá-las. Essa última forma é conhecida como superposição” (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 115).
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
 
A partir dessas informações, considere o circuito abaixo:
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Figura - Circuito com fonte de tensão, fonte de corrente e resistor
Fonte: Elaborada pelo autor.
 
A partir da figura acima e do fragmento citado, calcule a tensão image0335ee77a2c_20211112215155.gif, utilizando propriedade de superposição e, em seguida, julgue qual das alternativas é a correta:
R: ( ) 12 V
Resposta correta. A alternativa está correta porque analisamos a contribuição de cada fonte de forma independente, aplicando a fonte de 12image0155ee77a2c_20211112215155.gif e considerando a fonte de 3 A como contato aberto, calculamos a tensão sobre o resistor e, desse modo, temos:image0345ee77a2c_20211112215155.gif. Aplicando a fonte de 3 A, a corrente sobre o resistor será  igual a 0 A ; sendo assim,  a tensão sobre o resistor será igual a zero.
10)Leia o trecho a seguir:
“O teorema de Norton afirma que um circuito linear de dois terminais pode ser substituído por um circuito equivalente formado por uma fonte de corrente I em paralelo com um resistor R, em que I é a corrente de curto-circuito através dos terminais e R é a resistência de entrada ou equivalente nos terminais quando as fontes independentes forem desligadas” (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 128).
 
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
 
A partir da leitura do trecho e considerando os conteúdos estudados no ebook da disciplina, questiona-se: qual é a corrente de Norton no terminal ab para o circuito abaixo? Assinale a alternativa correta:
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Figura - Circuito com fontes e resistores
Fonte: Elaborada pelo autor.
R: ( ) 3,3 A
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, para calcular a corrente de Norton no terminal ab, curto-circuitamos o terminal ab. Então, a corrente sobre o resistor de 3 ohms será igual a zero. Representamos a tensão em nó que conecta os resistores de 6 ohms e de 4 ohms com aimage0515ee77a2c_20211112215149.gif. Aplicando as leis de Kirchhoff, teremos:
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