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1 Prof. Felipe Neves Souza Eletricidade Aula 1 Conversa Inicial Grandezas elétricas Convenção passiva Elementos de circuitos Tipos de fontes Nó, ramo, laço e malha Tópicos abordados Grandezas elétricas É a propriedade elétrica das partículas atômicas que compõem a matéria É medida em Coulombs (C) Cargas elétricas 1 Coulomb de carga tem �, �� . �� � elétrons Carga do elétron: � ��, ��� . ��� � MrJafari/shutterstock 2 A lei da conservação da carga estabelece: “Não se pode criar nem destruir uma carga, mas apenas transferi-la” Corrente elétrica É a taxa de variação de carga em um determinado espaço de tempo � � �� �� Corrente elétrica é medida em Ampères ��� � � � � ������� � ����� Existem dois tipos de corrente elétrica: Alternada Contínua Corrente Contínua Corrente Alternada � � É uma grandeza necessária que faz com que um elétron se desloque de um local para outro � �! �� A tensão elétrica é medida em Volts �"� � " � � #��� ������� Tensão elétrica ( ) Vab = 9 V + - a b a b Vab = -9 V + - Potência ($$$$) Grandeza que mede quanto trabalho pode ser realizado em um determinado período de tempo, medido em Watts % $ � �! �� 3 Sabemos que: � �! �� � � �� �� E como: $ � �! �� � �! �� · �� �� Então: $ � . � É a capacidade de realizar trabalho; é medida em Joules (J) As concessionárias medem energia em Watts-hora (Wh) 1 Wh = 3600 J Energia Convenção passiva, componentes de circuitos e tipos de fontes No início dos estudos em eletricidade, convencionou-se que a corrente elétrica fluía do terminal positivo (+) para o negativo (–) Este padrão é chamado de convenção de sinal passivo Convenção passiva - + Fonte Carga Corrente Se o sentido de referência para a corrente for o mesmo da queda de tensão, deve ser utilizado um sinal positivo; caso contrário, negativo 4 O elemento está absorvendo potência + _ _ + $ � . � $ � . � � � O elemento está fornecendo ou dissipando potência + _ _ + $ � . �� $ � � . � $ � . �� $ � � . � � � Em circuitos existem dois tipos de elementos: Os ativos (que geram energia) Os passivos (que dissipam energia) Elementos de Circuitos Ativos: Fontes de tensão Fontes de corrente Passivos: Resistores Indutores Capacitores Existem dois tipos de fonte: De tensão De corrente Estas fontes podem ser: Independentes Dependentes Tipos de fontes Fornecem tensão ou corrente independente de outras variáveis do circuito Fontes independentes + _ _+ + _ Fontes de tensão " " " Fontes de corrente ' ' 5 Fornecem tensão ou corrente em seus terminais, sendo controladas por outra tensão ou corrente do circuito Fontes dependentes Existem 4 tipos de fontes dependentes: 1. Fonte de tensão controlada por tensão (FTCT) 2. Fonte de tensão controlada por corrente (FTCC) 3. Fonte de corrente controlada por tensão (FCCT) 4. Fonte de corrente controlada por corrente (FCCC) �( �( + _ + _ _ + � . �(" ) * + , . (" ) * + ( _ + _ + ( � . ( , . �( Resistência elétrica (lei de Ohm) Resistência elétrica Medida em Ω (Ohms) - - � . · � � � � .: é 1 2 ����� ��1� �� �1� 2�1� �3.�� Material Resistividade (Ω ∙ m) Uso Prata 1,64 x 10-8 Condutor Cobre 1,72 x 10-8 Condutor Ouro 2,45 x 10-8 Condutor Alumínio 2,8 x 10-8 Condutor Carbono 4 x 10-5 Semicondutor Germânio 47 x 10-2 Semicondutor Silício 6,4 x 102 Semicondutor Papel 1010 Isolante Mica 5 x 1011 Isolante Vidro 1012 Isolante Teflon 3 x 1012 Isolante Fonte: Alexander e Sadiku, 2013 6 Quando um material com uma resistência (----) é alimentado por uma fonte de tensão ( ), uma corrente elétrica (����) proporcional à tensão aplicada circula nos seus terminais Lei de Ohm Esta constante de proporcionalidade é a resistência (----) " � - . 4 4 Exemplo 1: calcular a corrente elétrica do circuito 4 ��" ,3 " � -. 4 �� � ,. 4 4 � �� , 4 � � � Quando o valor de uma resistência é aproximadamente zero, ela pode ser considerada como um curto-circuito _ + � � � - � � Quando o valor de uma resistência aproxima-se do infinito, ela pode ser considerada como um circuito aberto _ + � � � - � ∞ Sabendo que: 6 � ". 4 " � -. 4 Podemos reescrever a equação de potência: 6 � -. 4� 6 � "� - Potência 7 Nó, ramo, laço e malha Representa um único elemento do circuito, como um resistor ou uma fonte Ramo -� -7 " É um ponto de conexão entre dois ou mais ramos Nó " -� -� -7 Nó 1 Nó 2 Nó 3 -7-� " -� Nó 1 Nó 2 Nó 3 É qualquer caminho fechado em um circuito Este caminho inicia em determinado nó, passando por diversos outros e retornando ao nó inicial Laço ou loop Laço 1 Laço 2 Laço 3 Malha é um laço que não contém outro laço dentro dele Malha Malha 1 Malha 2 8 Referências ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M, N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5ª ed. Porto Alegre: AMGH, 2013.
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