01 - Introdução

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r
.~'I
Capítulo 1
INTRODUÇÃO
+
1
Um dos pré-requisitos para a leitura deste livro é um curso de teoria de circuitos cc
em que as leis de Ohm, Kirchhoff e outros teoremas de circuitos são discutidos. Este
primeiro capítulo revê alguns conceitos básicos necessários ao entendimento da
eletrônica.
Após o estudodestecapítulo vocêdeverásercapazde:
~ Definir uma fonte de tensão ideal e uma fonte de corrente ideal.
~ Mostrar como identificar uma fonte de tensão quase ideal e uma fonte de
corrente quase ideal.
r
~ Declarar como usar o teorema de Thevenin para substituir um circuito,
tendo um resistor de carga, e como usar o teorema de Norton para
substituir o mesmo circuito.
~ Citar dois fatos sobre um componente aberto e dois fatos sobre um
componente em curto.
~ Explicar por que as aproximações são sempre usadas em vez das fórmu-
las exatas.
1
2 Eletrônica - 4gEdição - Volume 1 Cap.l
1.1 FONTESDETENSÃO
Para qualquer circuito eletrônico funcionar, deve haver uma fonte de energia. Uma
fonte de energia pode ser uma fonte de tensão ou uma fonte de corrente.
FontedeTensãoIdeal
Uma fonte de tensão perfeita ou ideal produz uma tensão de saída constante. O
exemplo mais simples de uma fonte de tensão ideal é uma bateria perfeita, aquela que
tem resistência interna zero. A Figura 1.1 mostra uma resistência de carga ajustável
(reostato). A fonte de tensão ideal produzirá sempre 12 V na resistência de carga,
independentemente do valor ajustado. Portanto, a tensão na carga é constante; apenas
a corrente na carga muda.
12 vo"'
Figura1.1 Fonte de tensão.
FontedeTensãoReal
Uma fonte de tensão ideal existe apenas como um dispositivo teórico. Não é difícil
perceber por quê. Suponha que a resistência de carga da Figura 1.1se aproxime de zero;
então, a corrente na carga iria aproximar-se do infinito. Não existe uma fonte de tensão
real capaz de produzir uma corrente infinita, pois toda fonte real possui alguma
resistência interna.
Por exemplo, uma pilha de lanterna tem uma resistência interna menor que 1
Q, uma bateria de carro tem uma resistência interna menor que 0,1 Q e uma fonte de
tensão eletrônica pode ter uma resistência interna menor que 0,01 Q.
A corrente de carga circula também pela resistência interna da fonte de
tensão. Por isso, alguma queda de tensão deve ocorrer na resistência interna da fonte
de tensão. Isso significa que a tensão na carga é sempre menor que a tensão ideal.
Quando a resistência da carga é grande, comparada com a resistência da fonte, a tensão
na resistência da fonte é tão pequena que mal a observamos.
Cap.l Introdução 3
FontedeTensãoQuaseIdeal
Neste livro, desprezaremos a resistência da fonte quando ela for menor que 100 vezes
a resistência de carga:
Rs < O,OIRL (1.1)
Rs
O,O6Q
12vD~
Figura1.2 Corrente na carga.
Qualquer fonte que satisfaçaessa condiçãoé chamadafontedetensãoquaseideal.
Por exemplo, a resistência na Figura 1.2é ajustável. Sobre que faixa de valores
de resistência de carga a tensão da fonte é considerada quase ideal? Multiplique por
100 para obter
....N
RL = 100(0,06 Q) = 6 Q
Enquanto a resistência de carga for maior que 6 Q, podemos ignorar a resistência
interna de 0,06 Q nos cálculos da tensão e corrente na carga.
1- Exemplo1.1
da
~
Solução
Multiplique p()rl00iPÇl:t1~i'~b~~:íi'
Enquanto aresistênCÍ<;t
ideaJ,.Isso
tensão
{
4 Eletrônica - 4a Edição - Volume 1 Cap.l
1.2 FONTESDECORRENTE
Uma fonte de tensão tem uma resistência muito pequena. Uma fonte de corrente é
diferente; ela possui uma resistência interna muito alta. Além disso, uma fonte de
corrente produz uma corrente de saída que não depende do valor da resistência de
carga.
o exemplo mais simples de uma fonte de corrente é a combinação de uma
bateria com uma resistência interna muito alta, conforme mostrado na Figura 1.3a.
Nesse circuito, a corrente na carga é
Vs
h = Rs + RL
(1.2)
Como Rs é igual a 10 MQ, resistências de cargas com pequenos valores quase não
afetam a corrente de carga. Por exemplo, quando RLfor igual a 10 kQ, a corrente na
carga será de
12 V
h = 10 MQ + 10 kQ
12V
10,01 MQ = 1,2 [tA
Rs
10MQ h
+
12V~Vs
PONTO DE 99 %
1,2 !-tA
RL I
REGIÃOQUASE--J
IDEAL I
100 kQ
RL
(a) (b)
Figura 1.3 Fonte de corrente.
A Figura 1.3b mostra um gráfico da corrente de carga versus resistência de
carga. Como você vê, a corrente na carga é aproximadamente constante. Quando a
resistência de carga for igual a 100 kQ, a corrente na carga será 99%0 do valor ideal.
Para futuras discussões, uma fonte de correntequase idealé aquela em que a resistência
interna é pelo menos 100 vezes maior que a resistência de carga:
Rs > 1O0RL (1.3)
Cap.l Introdução 5
Isso é exatamente o oposto da condição para uma fonte de tensão quase ideal. Uma
fonte de corrente funciona melhor quando tem resistência interna muito alta, enquanto
uma fonte de tensão funciona melhor quando tem resistência interna muito baixa.
O teorema de Norton usa o símbolo da Figura 1.4apara uma fonte de corrente
ideal, aquela cuja resistência interna é infinita. Um dispositivo desse tipo produz uma
corrente 1s, constante. A resistência interna de uma fonte de corrente real está em
paralelo com a fonte de corrente ideal, conforme mostra a Figura 1.4b.
A corrente I
e 100kQ. Enqua
resistência intem
carga
o vàlor
Exemplo1~
A Figura
ajustável.
Solução
A fonte de
100vezes me
100, obterá O
~'f
Hiiétdecarga entre O
s ignorar a
ideal.
I,-
1,1 l<cEE
2~c2TIR'
(a) (b) (c)
4
Figura 1.4 Símbolo para a fonte de corrente.
6 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.l
1.3 o TEOREMADETHEVENIN
De vez em quando, alguém faz uma grande investida em engenharia e leva todos nós
a um novo nível. M. L. Thevenin causou um desses saltos quânticos ao descobrir um
teorema de circuito hoje chamado teorema de Thevenin.
A IdéiaBásica
Na Figura 1.5a,qual é a corrente na carga para cada um desses valores de R( 1,5,3 e 4,5
kQ? Antes de Thevenin, a solução clássica na engenharia era escrever e resolver quatro
equações de malha de Kirchhoff. Supondo que você saiba como resolver quatro equa-
ções de malha, pode obter a resposta para uma resistência de carga de 1,5 kQ. Depois,
você deverá repetir o processo para 3 e 4,5 kQ.
Quando Thevenin analisava o circuito da Figura 1.5a,ele era capaz de provar
matematicamente que todo o circuito à esquerda dos terminais AB podia ser substituí-
do por uma bateria simples e um resistor em série, conforme mostrado na Figura l.5b
Na Figura 1.5b,a resistência de carga pode ser de 1,5,3 ou 4,5 kQ. Quando a
resistência de carga for igual a 1,5 kQ, a corrente na carga será
IL = 9 V3kQ = 3mA
De modo idêntico, você pode calcular a corrente de carga de 2 mA para 3 kQ e 1,5 mA
para 4,5 kQ. .
2kQ 1kQ 1kQ 500Q A
n Vrn:Fl R,
B
1,5 kQ A
9VUR'
(a) (b)
B
Figura1.5 Aplicação do teorema de Thevenin.
"\'
i~'
..
..
Cap.l Introdução 7
ATensãoe a ResistênciadeThevenin
Lembre-se das seguintes idéias sobre o teorema de Thevenin de cursos anteriores. A
tensão de Thevenin é aquela que aparece nos terminais de carga quando você desco-
necta o resistor de carga. Por causa disso, a tensão de Thevenin é às vezes chamada de
tensão em circuito aberto. A resistência de Thevenin é a resistência vista por trás dos
terminais de carga quando todas as fontes são reduzidas a zero.
A seguir, meça a resistência de Thevenin como segue. Reduza todas as tensões
a zero. Isso significa substituir fisicamente as fontes de tensões por curto-circuitos e
abrir fisicamente o circuito ou retirar todas as fontes de corrente. Uma vez reduzidas
todas as fontes a zero, use um ohmímetro para medir a resistência nos terminais de
carga. Ela é a resistência de Thevenin.
Por exemplo, suponha que você tenha montado a ponte de Wheatstone
desequilibrada mostrada na Figura 1.6a.Para thevenizar o circuito, desconecte a resis-
tência de carga e meça a tensão entre os terminais A e B (os terminais de carga).
Supondo que não haja erro na medição, você obterá 2 V.A seguir, substitua a bateria
por um curto-circuito e meça a resistência entre Ae B;você deve obter 4,5 kQ. Agora,
desenhe o circuito equivalente de Thevenin da Figura 1.6b.
4,5kQ A
'\
5kQ 6kQ
:!:L
<RL12 V--=- B 2V--=-
-T
5kQ 3kQ
.
(a) (b) B
Figura1.6 Ponte de Wheatstone.
. .
5kQ 5kQ
6kQ
15 10 A F"
B A B
5kQ 3kQ
5kQ 5kQ-
(a) (b) (c)
Figura 1.7 Calculando a tensão e a resistência de Thevenin.
8 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.l
o
de tensão
produz 6 V
de
2
total
1.4 o TEOREMADENORTON
o teorema de Norton está estreitamente relacionado com o teorema de Thevenin. Dado
um circuito de Thevenin como o mostrado na Figura 1.8a,o teorema de N orton diz que
você pode substituí-Io pelo circuito equivalente da Figura 1.8b.O circuito de Norton
tem uma fonte de corrente ideal em paralelo com a resistência de fonte. Observe que a
fonte de corrente produz um valor fixo de corrente igual a
VTH
IN = RTH
(1.4)
Observe também que a resistência de Norton tem o mesmo valor da resistência de
Thevenin:
RN = RTH (1.5)
D
D
M
~
,li(
....
.~
1\
Cap.l Introdução 9
Acorrente de Norton é às vezes chamada correntedecargaemcurto-circuito,porque ela
é igual à corrente que circularia se a resistência de carga fosse zero. Podemos nos
lembrar facilmente da resistência de Norton porque ela é igual à resistência de Thevenin.
Por exemplo, se a resistência de Thevenin for de 2 kQ, a resistência de Norton será de 2
kQ. A única diferença é que a resistência de Norton aparece em paralelo com a fonte de
corrente, enquanto a resistência de Thevenin aparece em série com a fonte de tensão.
RTH A
~
VTH-=-
-1
A
VTH
RTH
RTH
B
o
B
(a) (b)
Figura 1.8 (a) Circuito de Thevenin; (b) Circuito de Norton.
Exemplo1.4
A Bigura 1.9a
Norton.
circUito de
Solução
1.9b,e
de
Segundo, desenhe'oct
à corrente de carga
resistência de Th
10 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.1
Figura 1.9 Derivação do circuito de Norton a partir do circuito de Thevenin.
1.5 VERIFICAÇÃODEDEFEITOS
A verificaçãodedefeitossignifica descobrir por que o circuito não está fazendo o que
esperamos que ele faça. Os problemas mais comuns são circuitos abertos e curto-circui-
tos. Dispositivos como transistores podem estar abertos ou em curto de vários modos.
Uma forma de destruir um transistor é excedendo sua potência nominal máxima.
Resistores abrem quando excedemos sua potência de dissipação máxima.
Mas podemos obter um resistor em curto-circuito indiretamente, como segue. Durante
a montagem e a soldagem de uma placa de circuito impresso, um pingo de solda
indesejávelpode conectar duas trilhas próximas. Conhecidocomo pontedesolda,isso
curto-circuita efetivamente qualquer dispositivo conectado nessas duas trilhas. Por
outro lado, uma solda malfeita significa que não há conexão. Isso é conhecido como
soldafria, e será entendido como um dispositivo aberto.
I
Além de abertos ou de curto-circuitos, nada é possíveL Por exemplo, se um
resistor for superaquecido, mesmo que temporariamente, ele pode ter seu valor de
resistência alterado permanentemente, numa porcentagem qualquer. Se o valor dessa
resistência for crítico, o circuito pode não funcionar corretamente após esse choque
térmico.
UmDispositivoAberto
Lembre-se sempre desses dois fatos sobre um dispositivo aberto:
. A corrente através de um dispositivo aberto é zero.
. A tensão é indeterminada.
A primeira afirmativa é verdadeira, pois um dispositivo aberto tem uma
resistência infinita. Não pode existir corrente numa resistência infinita. A segunda
afirmativa é verdadeira por causa da lei de Ohm:
2kQ A 2kQ A
lOvO
5 mAcffi10V-=-
-T BO
(a) (b) (c)
I1
~
"t,
r
II
,
r
I
i
I
Cap,1 Introdução 11
v = IR = (0)(00)
Nessa equação, zero vezes infinito é matematicamente indeterminado. Você deve ter
uma idéia da tensão observando o restante do circuito.
UmDispositivoemCurto-circuito
Um dispositivo curto-circuitado é exatamente o oposto. Lembre-se sempre desses dois
fatos sobre um dispositivo em curto-circuito:
. A tensão no dispositivo é zero.
. A corrente é indeterminada.
A primeira afirmativa é verdadeira porque um dispositivo em curto-circuito
tem uma resistência zero. Não pode haver tensão numa resistência zero. A segunda
afirmativa é verdadeira por causa da lei de Ohm:
v OI----- R - O
Zero dividido por zero é matematicamente sem significado. Vocêpode ter uma idéia da
corrente observando o restante do circuito.
ATabeladeDefeitos
Normalmente, você mede as tensões em relação ao terra. Com essas medidas e com o
seu conhecimento de eletricidade básica, você geralmente pode deduzir o defeito mais
prováveL Após ter isolado um componente como o principal suspeito, você pode
dessoldá-Io ou desconectá-Io e usar um ohmímetro ou outro instrumento para confir-
mar sua suspeita.
Na Figura 1.10, um divisor de tensão consistindo de RI e Rz alimenta os
resistores R3 e R4 em série. Antes de verificar se há defeito nesse circuito, você deve
saber quais são os valores normais de tensão. Portanto, a primeira coisa a fazer é
calcular os valores de VA e VB.O primeiro é a tensão entre o terra e o ponto A. O
segundo é a tensão entre o terra e o ponto B. Pelo fato de RI e Rz serem muito menores
que R3 e R4 (10 Q comparado com 100 kQ), a tensão em A é aproximadamente +6 V.
Além disso, visto que R3 e R4 são iguais, a tensão em B é de aproximadamente +3 V.
Quando esse circuito não apresentar defeito, você medirá 6 Ventre o terra e o ponto A
e 3 Ventre o terra e o ponto B. Essas duas tensões são os valores da primeira linha da
Tab~la1.1.
12 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.1
+12 V
RI
10Q
R3
A B
100 kQ
Rz
10 Q
R4
100 Q
c D
- -
Figura1.10 Exemplo de verificação de defeito.
Quando RI for aberto, o que você acha que ocorrerá com as tensões? Como
não pode circular corrente através de RI' não haverá corrente através de R2' A lei de
Ohm diz que a tensão em R2é zero. Portanto, VA = Oe VB = O,conforme mostrado na
Tabela 1.1 para RI aberto.
Quando R2está aberto, o que ocorre com as tensões? Como não pode circular
corrente por através de R2' a tensão em A é puxada para cima, tendendo para o valor
da tensão da fonte. Como RI é muito menor que R3 e R41a tensão em A é de aproxi-
madamente 12 V.Uma vez que R3e R4 são iguais, a tensão em Btorna-se de 6 V.É por
isso que VA = 12 V e VB =6 V, conforme mostrado na Tabela 1.1 para R2 aberto,
Se o terra for aberto no ponto C, não haverá corrente por R2' Isso é equivalente a
abrir R2. É por isso que o defeito C aberto apresenta VA =12 V e VB =6 V na Tabela 1.1.
Você deve calcular todas as linhas restantes na Tabela 1.1, certificando-se de que
tenha entendido por que existe cada um desses valores para os defeitos apresentados.
Tabela1.1 Defeitos e sintomas.
Defeitos VA VB
Circuito OK
RI aberto
6V
O
3V
O
R2 aberto
R3 aberto
D aberto
12 V
6V
6V
12 V
6V
6V
O
6VR4 aberto
C aberto 6V
6V
Cap.l Introdução 13
Exemplo1.5
que
em 4, leia o valor
. de verificação
na linha R,
'Í'\,.
Ji.~
1.6 APROXIMAÇÕES
ry' Você sabia que 30,48 cm de fio 22 AWG que está 2,54 cm para fora de um chassis tem
uma resistência de 0,016 Q, uma indutância de 0,24 ~H e uma capacitância de 3,3 pF?
Se tivéssemos de incluir os efeitos de resistência, indutância e capacitância em cada
cálculo de corrente, seriam necessários muitos cálculos. É por isso que as pessoas
ignoram a resistência, a indutância e a capacitância na conexão de fios em muitos casos.
[(o
Tabela1.1 Defeitos e sintomas. (continuação)
Defeitos VA Vs
RI em curto 12 V 6V
R2 em curto O O
R3 em curto 6V 6V
R4 em curto 6V O
14 Eletrônica - 4u Edição - Volume 1 Cap.1
A aproximaçãoideal(às vezes chamada de primeiraaproximação)de um disposi-
tivo é o circuito equivalente mais simples do dispositivo. No caso da conexão de um
fio, a aproximação é um condutor com resistência zero. A aproximação ideal inclui
somente uma ou duas idéias básicas de como funciona um dispositivo.
A segunda aproximaçãoinclui algumas características extras para melhorar a
análise. Geralmente, é essa que os engenheiros e técnicos usam no seu dia-a-dia. Por
exemplo, a aproximação ideal deuma pilha de lanterna é uma fonte de tensão de 1,5V.
A segunda aproximação é uma fonte de tensão de 1,5 V em série com uma resistência
de 1 Q aproximadamente.
A terceiraaproximaçãoinclui outros efeitos de menor importância. Apenas
aplicações mais exigentes requerem esse nível de aproximação. Quando estudarmos
diodos e transistores, você verá alguns exemplos da terceira aproximação.
A aproximação a ser usada depende do que você pretende fazer. Se está
verificando defeitos, você achará a aproximação ideal adequada. Em aplicações críti-
cas, você precisará da terceira aproximação. Para a maioria das aplicações, a segunda
aplicação é usada.
r
I
~...
(
I
Cap.1 Introdução 15
APOIOAOS'ESTU8os
RESUMO
Seção1.1 FontesdeTensão
Uma fonte de tensão ideal produz uma
tensão constante, o que equivale a dizer
que ela tem uma resistência interna igual
a zero. Uma fonte de tensão real funcio-
na como fonte de tensão ideal com uma
resistência em série. Uma fonte de ten-
são quase ideal tem uma resistência in-
terna pelo menos 100 vezes menor que a
resistência da carga. Quando um erro de
menos de 1% for aceitável, podemos tra-
tar as fontes de tensão quase ideais como
fontes ideais.
Seção 1.2 Fontesde Corrente
Uma fonte de corrente ideal produz uma
corrente constante, não importando o
valor da resistência de carga. Uma fonte
de corrente quase ideal é aquela que tem
uma resistência interna pelo menos 100
vezes maior que a resistência de carga.
Quando um erro de menos de 1% for
aceitável, podemos tratar todas as fontes
de corrente quase ideais como fontes
ideais.
Seção1.3 OTeoremadeThevenin
Qualquer circuito apresentando uma
resistência de carga pode ser substituído
por uma fonte de tensão ideal com uma
resistência em série. A tensão de Theve-
nin é igual à tensão na carga quando o
----
resistor de carga for desconectado. A
resistência de Thevenin é a resistência
equivalente vista da resistência de carga.
Seção 1.4 OTeoremade Norton
Qualquer circuito apresentando uma
resistência de carga pode ser substituído
por uma fonte de corrente ideal e uma
resistência em paralelo. A corrente de
Norton é igual à corrente na carga
quando a resistência de carga é curto-cir-
cuitada. Aresistência de Norton é igual à
resistência de Thevenin.
Seção1.5 Verificaçãode Defeitos
Os problemas mais comuns são curto-
circuitos e circuitos abertos. Sempre que
você excede as potências nominais máxi-
mas, pode curto-circuitar ou abrir um
componente. Além disso, pingos de sol-
da podem curto-circuitar componentes e
pontos com soldas frias podem criar a
situação de um circuito aberto.
Seção 1.6 Aproximações
A aproximação ideal ou primeira aproxi-
mação é o circuito equivalente mais
simples de um dispositivo. A segunda
aproximação inclui algumas caracte-
ríticas extras para melhorar a precisão;
ela é usada no trabalho diário. A terceira
aproximação é altamente precisa, mas
raramente é usada.
16 Eletrônica - 4BEdição - Vai. 1 Cap.1
RELAÇÕESIMPORTANTES
Equação1.1 DaTensãoda Fonte
QuaseIdeal
RS < O,OlRL
Por ela, você pode identificar se uma
fonte de tensão é quase ideal. Sua resis-
tência interna é pelo menos 100 vezes
menor que a resistência de carga.
Quando essa condição for satisfeita,
mais de 99% da tensão ideal aparecerá
no resistor de carga. Quando erros de
menos de 1% forem aceitáveis, podemos
tratar todas as fontes quase ideais como
fontes ideais.
Equação1.3 Fontede Corrente
QuaseIdeal
Rs > 100RL
Com esta equação, podemos identificar
se uma fonte de corrente é quase ideal.
Sua resistência interna é pelo menos 100
vezes maior que a resistência de carga.
Quando essa condição for satisfeita,
mais de 99% da corrente ideal circulará
no resistor de carga. Quando erros de
menos de 1% forem aceitáveis, podemos
tratar todas as fontes de corrente quase
ideais como fontes ideais.
Equação1.4e 1.5 OsTeoremasde Norton
e deThevenin
VTH
IN = RTH
e
RN = RTH
Observe que as resistências de Norton e
de Thevenin são iguais em valores, mas
diferentes em suas posições físicas. A
resistência de Thevenin está sempre em
série com a tensão da fonte, enquanto a
resistência de Norton está sempre em
paralelo com a fonte de corrente.
ATIVIDADESPARAOESTUDANTE
QUESTÕES
1. Uma fonte de tensão ideal tem
a) Resistência interna zero
b) Resistência interna infinita
c) Uma tensão que depende da carga
d) Uma corrente que depende da carga
2. Uma fonte de tensão real tem
a) Resistência interna zero
b) Resistência interna infinita
c) Uma resistência interna pequena
d) Uma resistência interna alta
\
3. Se a resistência de carga for igual a 1 kQ,
uma fonte de tensão quase ideal terá uma
resistência de
a) Pelo menos 10 Q
b) Menos de 10 Q
c) Mais de 100 kQ
d) Menos de 100 kQ
4. Uma fonte de corrente ideal tem
a) Resistência interna zero
b) Resistência interna infinita
c) Uma tensão que depende da carga
d) Uma corrente que depende da carga
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I
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"';;;'
,
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A I
5. Uma fonte de corrente ideal tem
a) Resistência interna zero
b) Resistência interna infinita
c) Uma resistência interna pequena
d) Uma resistência interna alta
6. Se uma resistência de carga for igual a 1
kQ, uma fonte de corrente quase ideal
terá uma resistência de
a) Pelo menos 10 Q
b) Menos de 10 Q
c) Mais de 100 kQ
d) Menos de 100 Q
7. A tensão de Thevenin é a mesma tensão
a) Com a carga em curto
b) Com a carga aberta
c) Da fonte ideal
d) De Norton
8. A resistência de Thevenin é igual, em va-
lor, à resistência
a) Da carga
b) Da metade da carga
c) Interna de um circuito de Norton
d) Com a carga aberta
9. Para obter a tensão de Thevenin, você
deve .
a) Curto-circuitar o resistor da carga
b) Abrir o resistor da carga
c) Curto-circuitar a fonte de tensão
d) Abrir a fonte de tensão
10. Para obter a corrente de Norton, você
deve
a) Curto-circuitar o resistor da carga
b) Abrir o resistor da carga
c) Curto-circuitar a fonte da tensão
d) Abrir a fonte de tensão
11. A corrente de Norton é às vezes chamada
de corrente
a) Com a carga em curto
b) Com a carga aberta
c) De Thevenin
d) De tensão de Thevenin
\
Cap.1 Introdução 17
12. Uma ponte de solda pode provocar
a) Um curto
b) Uma abertura
c) Um incêndio
d) Uma corrente de Norton
13. Uma solda fria pode provocar
a) Um curto
b) Uma abertura
c) Um incêndio
d) Uma tensão de Thevenin
14. Um resistor aberto tem
a) Uma corrente infinita que
circula por ele
b) Uma tensão zero
c) Uma tensão infinita
d) Uma corrente zero que circula por ele
15. Um resistor em curto tem
a) Uma corrente infinita que
circula por ele
b) Uma tensão zero
c) Uma tensão infinita
d) Uma corrente zero que circula por ele
16. Uma fonte de tensão ideal e uma resis-
tência interna são um exemplo de
a) Aproximação ideal
b) Segunda aproximação
c) Terceira aproximação
d) Modelo exato
17. Tratar uma conexão de um fio como um
condutor com resistência zero é um
exemplo de
a) Aproximação ideal
b) Segunda aproximação
c) Terceira aproximação
d) Modelo exato
18. A tensão na saída de uma fonte ideal
a) É zero
b) É constante
c) Depende do valor da resistência
da carga
d) Depende da resistência interna
18 Eletrônica - 4g Edição - Voz. 1 Cap.1
19. A corrente de saída de uma fonte de cor-
rente ideal
a) É zero
b) É constante
c) Depende do valor da resistência
da carga
d) Depende da resistência interna
20. o teorema de Thevenin substitui um cir-
cuito complicado que alimenta uma car-
ga por uma
a) Fonte de tensão ideal e uma
resistência em paralelo
b) Fonte de corrente ideal e um
resistor em paralelo
c) Fonte de tensão ideal e um
resistor em série
d) Fonte de corrente ideal e um
resistor em série
21. o teorema de Norton substitui um circui-
to complicado que alimenta uma carga
por
a) Fonte de tensão ideal e um resistor
em paralelo
b) Fonte de corrente ideal e um
resistor em paralelo
c) Fonte de tensão ideal e um
resistor em série
d) Fonte de corrente ideal e um
resistor em série
22. Uma maneira de curto-circuitar um com-
ponente é
a) Com uma solda fria
b) Com uma ponta de solda
c) Desconectando-o
d) Abrindo-o
PROBLEMASBÁSICOS
Seção1.1FontesdeTensão
1.1 Suponha q).le uma fonte de tensão tenha
uma tensão ideal de 12 V e uma resis-
tência interna de 0,5 Q. Para que valores
de resistência de carga essa fonte pode
ser considerada quase ideal?
1.2 Uma resistência de carga pode variar de
270 Q a 100 kQ. Se uma fonte de tensão
quase ideal alimenta essa carga, qual é a
resistência interna da fonte?
1.3 Uma pilha de lanterna tem uma resis-
tência interna de 1 Q. Para que valores de
resistências de carga essa pilha pode ser
considerada quase ideal?
1.4 Uma bateria de carro tem uma resistência
interna de 0,06 Q. Para que valores de
resistência de carga a bateria pode ser
considerada quase ideal?
1.5 A resistência interna de uma fonte de ten-
são é igual a 0,05 Q. Qual é o valor da
queda de tensão que aparece na resis-
tência interna quando a corrente que cir-
cula por ela é de 2 A?
1.6 Na Figura 1.11, a tensão ideal é de 9 V e a
resistência interna é de 0,4 Q. Se a resis-
tência de carga for zero, qual é a corrente
na carga?
Rs
~OR'
Figura1.11
Seção1.2 Fontesde Corrente
1.7 Suponha que uma fonte de corrente te-
nha um valor ideal de 10 mA e uma resis-
tência interna de 20 MQ. Para que valores
de resistência de carga essa fonte de cor-
rente será considerada ideal?
l:
,
-;
.~
I'!
~iI
Cap.1 Introdução 19
1.8 Uma resistência de carga pode variar de
270 Q a 100 kQ. Se uma fonte de corrente
quase ideal alimenta essa resistência de
carga, qual é a resistência interna dessa
fonte?
1.9 Uma fonte de corrente tem uma resis-
tência interna de 100 kQ. Qual é o maior
valor de resistência de carga se a fonte de
corrente é considerada quase ideal?
1.10 Na Figura 1.12, a corrente ideal é de 10
mA e a resistência interna é de 100 kQ. Se
a resistência de carga for zero, qual é o
valor da corrente? ,
I{W R,
Figura1.12
1.11 A corrente ideal é 5 mA e a resistência
interna é 250 kQ na Figura 1.12. Se a
resistência de carga for 10 kQ, qual é a
corrente na carga? Essa corrente pode ser
considerada como quase ideal?
Seção 1.3 O'Teorema de Thevenin
1.12 Qual é a tensão de Thevenin na Figura
1.13? E a resistência de Thevenin?
6kQ
RL
+
36 V -==-
3kQ
Figura1.13
1.13 Calcule a corrente na carga da Figura
1.13 para cada uma das seguintes cargas:
O,1 kQ, 2 kQ, 3 kQ, 4kQ, 5 kQ e 6 kQ.
1.14 A fonte de tensão na Figura 1.13 diminui
para 12 V. O que acontece com a tensão
de Thevenin?E com a resistência de The-
venin?
1.15 Todas as resistências na Figura 1.13
foram dobradas. O que ocorre com a ten-
são de Thevenin? E com a resistência de
Thevenin?
Seção 1.4 OTeorema de Norton
1.16 Um circuito tem uma tensão de Thevenin
de 15 Ve uma resistência de Thevenin de
3 kQ . Desenhe o circuito equivalente de
Norton.
1.17 Um circuito tem uma corrente de Norton
de 10 mA e uma resistência de Norton de
10 kQ. Desenhe o circuito equivalente de
Thevenin.
1.18 Desenhe o circuito equivalente de Nor-
ton da Figura 1.13.
Seção 1.5 Verificação de Defeitos
1.19 Suponha que a tensão na carga da Figura
1.13 seja de 36 V. O que está errado com
RI?
1.20 A tensão na carga da Figura 1.13 é zero. A
bateria e a resistência de carga estão nor-
mais. Sugira dois possíveis problemas.
1.21 Se a tensão na carga da Figura 1.13 for
zero, e todos os resistores estão normais,
onde está o problema?
1.22 Na Figura 1.13,a tensão na carga é de 12
V. Qual é o provável problema?
20 Eletrônica - 4g Edição - Voz.1 Cap.l
PROBLEMASAVANÇADOS
1.23 A fonte de tensão é temporariamente cur-
to-circuitada. Se a fonte de tensão ideal
for de 6 V e a corrente de curto-circuito
for de 150 A, qual é a resistência interna
da fonte?
1.24 Na Figura 1.11, a tensão ideal é de 10 Ve
a resistência de carga é de 75 Q. Se a
tensão na carga for de 9 V, qual é o valor
da resistência interna? Essa fonte de ten-
são é quase ideal?
1.25 Alguém te dá uma caixa preta com um
resistor de 2 kQ conectado nos terminais de
carga externos. Como pode você medir sua
tensão de Thevenin?
1.26 A caixa preta do Problema 1.25 tem um
knob de ajuste para reduzir a tensão e a
corrente interna a zero. Como você pode
medir a resistência de Thevenin?
1.27 Resolva o Problema 1.13. Depois resolva
o mesmo problema sem usar o teorema
de Thevenin. Quando terminar, comente
o que você aprendeu sobre o teorema de
Thevenin.
1.28 Suponha que você esteja num laboratório
olhando para um circuito como o da Fi-
gura 1.14. Alguém o desafia a encontrar o
circuito equivalente de Thevenin acio-
nando a carga. Descreva um procedi-
mento experimental para a medição da
tensão e da resistência de Thevenin.
1.29 Projete uma fonte de corrente hipotética,
usando uma bateria e um resistor. A fonte
de corrente deve ter as seguintes especi-
ficações: deve fornecer uma corrente de 1
mA quase ideal para qualquer carga entre O
e 10kQ.
1.30 Projete um divisor de tensão (similar ao
da Figura 1.13) que tenha as seguintes
especificações: a fonte de tensão ideal é
de 30 V,a tensão sem a carga é de 15V e a
resistência de Thevenin é igualou menor
que 2 kQ.
1.31 Projete um divisor de tensão como o da
Figura 1.13de modo que ele produza uma
tensão de 10 V quase ideal para todas as
cargas acima de 1 MQ. Use uma fonte de
tensão ideal de 30 V.
1.32 Alguém te entrega uma bateria de lanter-
na e um multímetro. Você não tem nada
mais além disso para trabalhar. Descreva
um método experimental para encontrar
o circuito equivalente de Thevenin da ba-
teria.
1.33 Você tem uma bateria de lanterna, um
multímetro e uma caixa com valores dife-
rentes de resistores. Descreva um método
que use um dos resistores para calcular a
resistência de Thevenin da bateria.
1.34 Calcule a corrente na carga da Figura 1.15
para cada uma das seguintes cargas: O,1
kQ, 2 kQ, 3 kQ, 4 kQ, 5 kQ e 6 kQ.
I,(
I
I
Ir
I
I
i
'1,-
I
;r
3.
,~~
I
1~1
'~I'
I
Cap.1 Introdução 21
~
Figura1.14
Rr, A
Rs RLR7
Rs
R3
B
6kQ 4kQ 4kQ 4kQ 4kQ A
U V rFFFB R,
B
Figura1.15
PROBLEMASUTILIZANDOO
DISPOSITIVO"VERIFICADORDE
DEFEITOS"
Use a Figura 1.16 para os problemas restantes.
Se você ainda não o fez, leia o Exemplo 1.5
antes de tentar resolvê-Ios. O verificador de
defeitos é uma versão simplificada do texto do
programa escrito para o ensino auxiliado por
computador. Você achará o verificador de
defeitos útil para adquirir habilidades na veri-
ficação de defeitos. Você pode medir as tensões
em qualquer ordem; por exemplo, VEem pri-
meiro, VA em segundo e VBem terceiro, ou como
quiser. Essas tensões são os sintomas dos pro-
blemas. Após a(s) medição(ões) de uma ou
mais tensões, tente encontrar o problema. Os
problemas possíveis são resistores abertos ou
em curto, terra aberto e falta de alimentação.
1.35 Quais são as causas do Problema 17
1.36 Quais são as causas do Problema 27
1.37 Quais são as causas dos Problemas 3 a 67
1.38 Quais são as causas dos Problemas 7 a 117
22 Eletrônica - 4g Edição - VaI. 1 Cap.l
DEFEITO Z
3 4 5 6
CIRCUITO OK DEFEITO 1
DEFEITO 3 DEFEITO 4
DEFEITO 6 DEFEITO 7
DEFETO9 DEFEITO 10
VA:B3
:C6
:A3
DEFEITO 5
DEFEITO 8
DEFEITO 11
Figura1.16 o verificador de defeitosTM (Patenteado:cortesiade Malvino Inc.)
+12V
E[
RI
4kQ
R3
A+ VV\ ,B
2kQ
Rz
r4kQ kQcl- -- -
1 2
A 4
B 6
C 12
D 6
E o
F 12 ,,;-
- I