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1.SUPRIMENTO: SINAL X FONTE SINAL: Variado, frequência elevada, controle/comando, acionamento, partida. FONTE: Suprimento, transferência de energia: Corrente Contínua: C.C. Pilha – Voltaica: Bateria Painel Fotovoltaico: CÉLULA COMBUSTÍVEL: Corrente Alternada: C.A.: Interação eletromagnética: Sistema Trifásico de Potência: Gerador Trifásico: FONTES INDESEJÁVEIS: Carregamento Eletrostático: 1.1. LEI DE OHM A lei de OHM é uma fórmula matemática que estabelece a relação entre as três grandezas fundamentais da eletricidade: a corrente, a resistência e a tensão (tensão : também conhecida como diferença de potencial). Foi descoberta pelo alemão George S. Ohm. As grandezas elétricas são representadas por símbolos (letras), veja a seguir: Grandeza Símbolo Unidade tensão U ou V Volt (V) corrente I Ampère (A) resistência R Ohm (Ω) potência P Watts (W) Analogia: 1.1.1 Tensão A diferença de potencial entre os terminais de um circuito é igual ao produto da resistência desse circuito pela intensidade da corrente elétrica que passa por tal circuito. Para um exemplo prático, temos um circuito elétrico, uma corrente de 2 ampéres ao passar por um resistor de 10Ω provoca uma diferença de potencial elétrico de 20 volts sobre esta resistência, desta forma confirmando a Lei de Ohm, V = R.I. 1.1.2 Corrente A intensidade da corrente elétrica que percorre o circuito é igual à divisão da diferença de potencial entre os terminais desse circuito pela resistência que esse circuito apresenta à passagem da corrente elétrica. Novamente usando o exemplo anterior, com uma fonte de tensão de 10V e os terminais de uma resistência de 10 ohm, provoca uma corrente elétrica de 2 ampères. Veja como fica a representação da lei de OHM através de uma fórmula matemática: I = V / R 1.1.3 Resistência A resistência que um circuito, apresenta a passagem da corrente elétrica é igual à divisão da diferença de potencial (tensão) entre os terminais desse circuito pela intensidade da corrente que por ele passa. Veja como fica a representação da lei de OHM através de uma fórmula matemática: R = V / I A associação dos resistores, pode ser resumida da seguinte forma: Associação em série Req = R1 + R2 + R3 Associação em paralelo 1.1.4 Potência Existe ainda uma grandeza que é muito utilizada em eletrotécnica, não faz parte da lei de OHM mas está ligada diretamente a ela. É a potência elétrica. Saber qual a potência elétrica na dissipação de calor dos componentes eletrônicos e seus circuitos é de extrema importância para o bom funcionamento dos mesmos. A potência elétrica produzida é medida em WATTS, sua unidade é o W e seu símbolo de grandeza é o P. Exemplo prático: Num circuito, onde aplicamos uma diferença de potencial de 20 volts e obtemos uma corrente elétrica de 2 ampères, produzimos uma potência elétrica de 40 watts. Teoricamente nosso circuito formado pela resistência de 10ohm teria que suportar uma potência de 40 W. Veja como fica a representação através de uma fórmula matemática: P = V.I O circuito é funcional quando temos as três grandezas da eletricidade presente, a tensão produzida por uma fonte de energia, a resistência elétrica produzida pelo circuito e a corrente elétrica que percorre o circuito realizando o seu funcionamento. Fig. 1 - Esquema elétrico Montagem real Dados conhecidos, fornecidos pelo fabricante dos componentes: Bateria: Tensão 9V, Lâmpada : Tensão 9V, potência 3W. Com estas informações e utilizando as fórmulas de OHM, encontraremos todos os dados restantes como a corrente elétrica do circuito e a resistência da lâmpada no circuito. Cálculo da corrente elétrica: Fórmula: I = P / V 3 / 9 I = 0,333A Nosso resultado será aprox. 333mA (miliamperes) a corrente elétrica que percorre nosso circuito. Cálculo da resistência da lâmpada: Fórmula: R = V / I 9 / 0,333 R = 27,027Ω 1.2 LEIS DE KIRCHHOFF As leis de Kirchhoff são assim chamadas em homenagem ao físico alemão Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) e são baseadas no Princípio da Conservação de Energia e no Princípio de Quantidade de Carga. As Leis de Kirchhoff regem a associação de componentes num circuito. Ao contrário da Lei de Ohm, cujo âmbito é a resistência, as Leis de Kirchhoff das tensões e das correntes estabelecem as regras às quais devem respeitar as associações de componentes. A aplicação conjunta das Leis de Kirchhoff e de Ohm permite obter um conjunto de equações cuja resolução conduz aos valores das correntes e das tensões aos terminais dos componentes. 1ª Lei de Kirchhoff (Lei das Correntes ou Leis dos Nós) Em um nó, a soma das correntes elétricas que entram é igual à soma das correntes que saem, ou seja, um nó não acumula carga. Fig. 2 – Exemplo de nó Fig. 3 – Circuito com duas malhas Relativamente ao circuito representado na figura anterior, a aplicação da Lei dos nós conduz a: • No nó A http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%B3 http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%B3 http://pt.wikipedia.org/wiki/Soma http://pt.wikipedia.org/wiki/Soma http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica • No nó B • No nó C 2ª Lei de Kirchhoff (Lei das Tensões ou Lei das Malhas) A soma algébrica da d.d.p (Diferença de Potencial Elétrico) em um percurso fechado é nula. Ou seja, a soma de todas as tensões (forças eletromotrizes) no sentido horário é igual a soma de todas as tensões no sentido anti-horário, ocorridas numa malha, é igual a zero. Fig. 4 – Malha com diferentes referências De acordo com o sentido de referência das tensões representadas na figura anterior e circulando no sentido dos ponteiros do relógio, a lei das malhas permite obter a equação: Note-se que se considerou o simétrico das tensões u2 e u4 uma vez que o seu sentido de referência representado é o oposto ao de circulação. Não é determinante escolher o sentido horário ou o anti-horário, pois as equações obtidas de uma ou outra forma são exatamente equivalentes. Fig. 5 – Malhas do circuito O somatório das tensões ao longo da malha ser nulo, equivale a dizer que é nulo o trabalho necessário para deslocar uma carga ao longo da malha fechada. Isto acontece porque o sistema é conservativo. Relativamente ao circuito representado na figura 2, a aplicação da Lei das Malhas conduz a: • Na malha vermelha e circulando no sentido horário • Na malha azul e circulando no sentido horário • Na malha verde e circulando no sentido horário 1.3 EXERCÍCIOS DE CORRENTE CONTÍNUA 1 – Encontre a resistência equivalente dos circuitos abaixo: 2 – Encontre Vx nos circuitos abaixo (no circuito b, a corrente da fonte é de 2A). 3 – Dado o circuito abaixo, calcule: a) resistências R1, R2, R3 e RT; b) a potência dissipada por cada resistência; c) o consumo de energia de cada resistência com o custo do kWh em R$ 0,36. 4 – Qual a corrente e a resistência de uma lâmpada de 60W ligada na tensão nominal de Joinville? 5 – Para um chuveiro de 6kW ligado na tensão nominal de Joinville, calcule: a) Corrente do disjuntor do circuito; b) resistência do chuveiro; c) a corrente que circularia por uma pessoa que entrasse em contato com esta resistência.