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ENGENHARIA ELÉTRICA CIRCUITOS ELÉTRICOS I AULA 1 Professor: Daniel Butters – danielmbutters@hotmail.com CONCEITOS BÁSICOS • Carga elétrica • Corrente elétrica • Tensão • Potência • Energia • Elementos de circuitos • A unidade de medida no SI é o Coulomb (C); • A Carga elementar do elétron é: -1,602 x 10-19 C; • As cargas elétricas são sempre múltiplos inteiros da carga elementar e: 𝑸𝑸 = 𝒏𝒏 . 𝒆𝒆; • Pela lei da conservação de cargas a soma algébrica das cargas elétricas em um sistema fechado jamais se altera; • Cargas de sinais iguais se repelem e cargas de sinais opostos se atraem; • O módulo da força de atração e repulsão é dada pela lei de Coulomb: 𝑭𝑭 = 𝑲𝑲. 𝒒𝒒𝒒𝒒 .|𝒒𝒒𝒒𝒒| 𝒓𝒓𝒒𝒒 . Carga elétrica (Q) é uma propriedade elétrica das partículas subatômicas que compõem a matéria, sendo a carga do próton positiva e a carga do elétron negativa. CARGA ELÉTRICA • Por convenção a direção da corrente elétrica leva em consideração a direção do fluxo das cargas positivas; • Corrente contínua (CC) é uma corrente constante no tempo. • Corrente alternada (CA) é uma corrente que se altera com o tempo; • O equipamento capaz de medir corrente elétrica é o amperímetro; Corrente elétrica (I) é o fluxo de carga por unidade de tempo, medido em ampères (A). 𝐼𝐼 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 = 𝑄𝑄(𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑎𝑎𝑐𝑐𝑎𝑎) 𝑡𝑡(𝑎𝑎𝑎𝑎𝑠𝑠𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠𝑐𝑐𝑎𝑎) CORRENTE ELÉTRICA CC CA • Tensão também é conhecida como força eletromotriz (FEM) ou diferença de potencial. • Em Vab o sinal de polaridade positiva (+) está associado ao primeiro índice (a) e o sinal de polaridade negativo (-) está associado ao segundo índice; • Vab = - Vba • A tensão elétrica é sempre medida sobre os terminais ou entre dois pontos; • O equipamento capaz de medir tensão é o voltímetro; Tensão (V) é a energia necessária para deslocar cargas elétricas de um ponto a outro. A unidade de medida no SI é o Volt (V). 𝑉𝑉 𝑣𝑣𝑐𝑐𝑐𝑐𝑡𝑡𝑎𝑎 = 𝑊𝑊(𝑗𝑗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑎𝑎𝑎𝑎) 𝑄𝑄(𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑎𝑎𝑐𝑐𝑎𝑎) TENSÃO Vab Vba • Pela convenção de sinal passivo, se a corrente entra pelo polo positivo, temos potência positiva. O elemento absorve potência. Se a corrente entra pelo polo negativo, temos potência negativa. O elemento fornece potência ao circuito; • Pela lei da conservação de energia a potência fornecida deve ser sempre igual a potência absorvida: ∑p= 0 ; • O índice de eficiência (ƞ) mede a relação entre a potência útil exercida pelo equipamento e a potência total consumida pelo equipamento; • O equipamento capaz de medir potência é o wattímetro; Potência (P) é a “velocidade” com que se consome ou absorve energia. A unidade de medida no SI é o Watt (W). 𝑃𝑃 𝑤𝑤𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎 = 𝑊𝑊(𝑗𝑗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑎𝑎𝑎𝑎) 𝑡𝑡(𝑎𝑎𝑎𝑎𝑠𝑠𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠𝑐𝑐𝑎𝑎) 𝑷𝑷 = 𝑽𝑽 × 𝑰𝑰 POTÊNCIA ENERGIA Energia (W) é a capacidade de realizar trabalho. Sua unidade de medida é Joules (J). 𝑊𝑊 = � 𝑡𝑡0 𝑡𝑡 𝑎𝑎 𝑠𝑠𝑡𝑡 = � 𝑡𝑡0 𝑡𝑡 𝑣𝑣𝑣𝑣 𝑠𝑠𝑡𝑡 𝑊𝑊 𝑗𝑗𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑎𝑎𝑎𝑎 = 𝑃𝑃 𝑤𝑤𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎 × 𝑡𝑡(𝑎𝑎𝑎𝑎𝑠𝑠𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠𝑐𝑐) 𝑊𝑊 𝑞𝑞𝑐𝑐𝑣𝑣𝑐𝑐𝑐𝑐𝑤𝑤𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎 − ℎ𝑐𝑐𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 = 𝑃𝑃 𝑞𝑞𝑐𝑐𝑣𝑣𝑐𝑐𝑐𝑐𝑤𝑤𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎 × 𝑡𝑡(ℎ𝑐𝑐𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎) Se um equipamento absorve ou fornece 1 kW de potência durante 1 hora, a energia consumida ou fornecida é de 1 kWh ou 3.600.000 J. ELEMENTOS DE CIRCUITOS A interconexão de dispositivos elétricos é conhecida como circuito elétrico e cada componente do circuito é denominado elemento. Resistores são elementos passivos Fontes são elementos ativos Obrigado e bom estudo! CIRCUITOS ELÉTRICOS I AULA 1 Número do slide 2 Número do slide 3 Número do slide 4 Número do slide 5 Número do slide 6 Número do slide 7 Número do slide 8 Número do slide 9
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