Circuitos Elétricos II

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CIRCUITOS ELÉTRICOS II
Atividade 1: Unidades de Estudo 1 e 2 
Pergunta 1
As fontes de tensão e corrente são projetos bastante complexos e estudados na Engenharia Elétrica. Para projetar, os teoremas de Thévenin e Norton são muito utilizados, pois não se conhece a carga que a fonte projetada irá alimentar. As fontes são, também, circuitos que envolvem transformadores.
 
Analise o circuito a seguir:
Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013, p. 535. (Adaptado).
 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado, encontre a corrente de Norton no circuito com transformador apresentado. 
Correto! Como se deseja encontrar a corrente de Norton, deve-se curto-circuitar os terminais a-b. Após isso, encontram-se as equações de malha com as respectivas tensões induzidas:
Para a malha 1:
Simplificando:
Sendo o termo a tensão induzida pela outra bobina na bobina da malha 1 (esquerda). O sinal, pela convenção dos pontos, é negativo, ou seja, o indutor fica com a parte superior negativa e inferior positiva.
Para a malha 2:
Simplificando:
Sendo o termo a tensão induzida pela outra bobina na bobina da malha 2 (direita). O sinal, pela convenção dos pontos, é negativo, ou seja, o indutor fica positivo na parte de cima e negativo na parte de baixo.
Para a malha 3:
Resolvendo o sistema:
Resposta correta
1,62 image0525fe207fb_20211112091439.gif-12,91° A
Pergunta 2
Leia o trecho a seguir:
“O teorema de Thévenin é muito importante na análise de circuitos, porque ajuda a simplificar um circuito, e um circuito muito grande pode ser substituído por uma única fonte de tensão independente e uma única impedância. Essa técnica de substituição é uma poderosa ferramenta no projeto de circuitos.”
Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013. p. 124.
 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o teorema de Thévenin, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Para um circuito com fontes independentes, a tensão de Thévenin é o cálculo da tensão de circuito aberto ente os terminais de análise.
II. Para um circuito com fontes independentes, para calcular a impedância de Thévenin, anula-se as fontes de tensão e corrente e então se determina a impedância resultante, vista dos terminais em análise.
III. A análise do resultante de Thévenin é a mesma para circuitos com fontes dependentes e independentes.
IV. A impedância de Norton é calculada da mesma maneira que a impedância de Thévenin.
 
Está correto apenas o que se afirma em:
 Correto! Para encontrar o circuito equivalente de Thévenin, deve-se encontrar a impedância e a tensão de Thévenin. Inicialmente, zera-se as fontes independentes e encontra-se a impedância equivalente, vista dos terminais em análise. Depois, retorna-se com as fontes e calcula-se a tensão de circuito aberto entre os terminais em análise. Caso existam fontes dependentes, não se pode zerar essas fontes, pois elas envolvem variáveis de controle, que fazem parte do circuito. Uma alternativa é colocar nos terminais de circuito aberto uma fonte de tensão ou corrente auxiliar e fazer a análise do circuito para encontrar a relação de impedância nessa fonte auxiliar. 
Resposta correta
I, II e IV.
Pergunta 3
“Embora tenha trabalhado ativamente no estudo e no projeto de sistemas telegráficos, capacitores cilíndricos e eletromagnetismo, Thévenin é mais conhecido por um teorema publicado pela primeira vez em 1883, na revista científica francesa, Journal of Physics: Theory and Applications. O título do artigo era Sur um nouveau théoreme d’électricité dynamique (‘Sobre um novo teorema da eletricidade dinâmica’), e foi originalmente denominado Teorema do gerador equivalente.”
BOYLESTAD, R, I. Introdução a análise de circuitos, 12.ed. São Paulo: Pearson, 2012. p. 294.
 
Analise o transformador a seguir:
Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013, p. 535. (Adaptado).
 
Sabendo que o teorema de Thévenin possibilita encontrar um circuito equivalente a partir do gerador, encontre o circuito equivalente de Thévenin à esquerda da carga Z no circuito com transformador apresentado. 
Resposta correta
(171,65 + j29,52)V
Pergunta 4
Em circuitos CA, a análise fasorial foi a solução para a viabilidade de análise dos problemas, por questões de complexidade matemática. Ainda, circuitos muito complexos exigem ferramentas muito trabalhosas, como a resolução de sistemas lineares com muitas variáveis. Dessa maneira, os teoremas de análise de circuitos têm o intuito de simplificar a complexidade das operações que serão realizadas.
 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o teorema da superposição, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. O teorema da superposição é baseado na linearidade dos circuitos elétricos e elimina a necessidade de resolução de sistemas lineares.
Porque:
II. Nesse teorema, faz-se a análise a partir de cada fonte individualmente e, para obter a corrente ou tensão em uma parte do circuito, é necessário somar as contribuições individuais de cada uma das fontes. 
Resposta correta
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
Pergunta 5
Analise o circuito a seguir:
Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013, p. 365. (Adaptado).
 
Na maioria dos circuitos, é preciso utilizar ferramentas e teoremas para simplificar a configuração e encontrar a impedância equivalente. Considerando essas informações e o conteúdo estudado, encontre a impedância equivalente para o circuito o circuito apresentado. 
Resposta correta
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Pergunta 6
Analise o circuito a seguir:
Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013, p. 398. (Adaptado).
 
Considerando o conteúdo estudado sobre o teorema da superposição, encontre  no circuito apresentado. 
Resposta correta
6 + 0,7905cos(4t -71,56°) A
Pergunta 7
Leia o trecho a seguir:
“Quando dois circuitos com ou sem contatos entre eles se afetam por meio do campo magnético gerado por um deles, diz-se que estão acoplados magneticamente. Os transformadores são um dispositivo elétrico projetado tendo como base o conceito de acoplamento magnético, pois usam bobinas acopladas magneticamente para transferir energia de um circuito para outro.”
Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013. p. 330.
 
O texto apresentado trata de acoplamento magnético, que é a base da teoria dos transformadores. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os conceitos envolvendo transformadores e acoplamento magnético, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Duas bobinas estão mutuamente acopladas se o fluxo magnético de uma bobina passa pela outra com indutância mútua , medida em henrys (H).
II. A polaridade de tensão mútua, induzida nos circuitos com transformadores, é determinada pela convenção dos pontos.
III. Transformador é um dispositivo de quatro terminais, que tem duas ou mais boninas acopladas magneticamente e tem como função o abaixamento de tensão.
IV. Para um transformador ideal, tensão e corrente são diretamente proporcionais à relação de transformação a. 
Resposta correta
I e II.
Pergunta 8
O coeficiente de acoplamento é uma relação entre os fluxos magnéticos do enrolamento primário e do enrolamento secundário de um transformador. Idealmente, teríamos um transformador com coeficiente de acoplamento k = 1, ou seja, todo fluxo que atravessa o primário atravessaria também o secundário.
 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado, pode-se afirmar que, para um transformador com duas bobinas com ,  e indutância mútua de 3H, o coeficiente de acoplamento vale: 
Pergunta 9
As transformações delta-estrela e estrela-deltasão muito importantes nas análises de circuitos trifásicos. Para isso, precisamos entender as transformações e identificar essas associações entre impedâncias, para simplificar os circuitos.
 
Analise o circuito a seguir:
Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013, p. 350. (Adaptado).
 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado, calcule a impedância total  no circuito apresentado. 
Resposta correta
34,69-j6,93 image0335fe207fb_20211112091443.gif
Pergunta 10
Para analisarmos circuitos com transformadores, temos que ter em mente o conceito de tensão induzida, que é a influência em uma bobina causada pelo fluxo magnético de outra bobina. Trata-se do reflexo da indutância mútua e da lei de Faraday. Para simplificar a análise, utilizamos a convenção dos pontos: se uma corrente entra pelo terminal da bobina marcado com um ponto, a polaridade de referência da tensão mútua, na segunda bobina, é positiva no terminal da segunda bobina marcada com um ponto; se uma corrente sai do terminal da bobina marcado com um ponto, a polaridade de referência de tensão mútua, na segunda bobina, é negativa no terminal marcado com um ponto.
 
Analise o circuito a seguir:
Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013, p. 534. (Adaptado).
 
Considerando essas informações e utilizando a convenção dos pontos, encontre  no circuito apresentado. 
Resposta correta
1,08 image0525fe207fb_20211112091448.gif144,16° V