Circuitos básicos para engenharia civil

Prévia do material em texto

Circuitos básicos para engenharia civil
Miguel enrique parra munoz
Prefixos utilizados na Física
Estes prefixos são utilizados nas disciplinas da engenharia, química, eletrônica, elétrica, mecânica, civil e biologia, computação etc.
Código de Cores
O código de cores na Eletrônica é usado para indicar os multímetros ou as classificações de componentes eletrônicos que, em geral, são mini partículas mas que também são utilizados para criar indutores e outros componentes
Código de Cores
Exercícios
Identifique o valor dos resistores
Exercícios
Identifique o valor dos resistores
TENSÃO ELÉTRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO (DDP)
A tensão elétrica (V), que também é medida em volt (V) é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. A tensão elétrica indica o trabalho que deve ser feito, por unidade de carga, contra um campo elétrico para se movimentar uma carga qualquer. Separando um corpo neutro em duas regiões com cargas opostas cria-se uma tensão elétrica entre essas regiões. 
TENSÃO ELÉTRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO (DDP)
Toda fonte de tensão é estabelecida com a simples criação de uma separação de cargas positivas e negativas. Apresenta-se na Figura 2.1 os símbolos que de fontes de tensão, sendo (a) fontes de tensão contínua e (b) fonte de tensão alternada. 
TENSÃO ELÉTRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO (DDP)
Quando uma carga de prova é submetida a uma tensão elétrica, ela move-se da região de maior potencial para a região de menor potencial. A tensão elétrica é a grande responsável pelo surgimento da corrente elétrica.
CORRENTE ELÉTRICA 
O deslocamento de cargas elétricas para uma determinada direção e sentido é o que se chama de corrente elétrica. A corrente elétrica origina-se por meio de uma tensão elétrica aplicada entre dois pontos distintos no espaço. Ilustra-se na Figura 3.1 a corrente elétrica gerada por uma bateria. Normalmente utiliza-se a corrente causada pela movimentação de elétrons em um condutor, mas também é possível haver corrente de íons positivos e negativos (em soluções eletrolíticas ou gases ionizados).
CORRENTE ELÉTRICA 
CORRENTE ELÉTRICA 
Em outras palavras, corrente elétrica é a quantidade de carga elétrica que atravessa a secção transversal de um condutor em um intervalo de um segundo. Portanto, o cálculo da intensidade de corrente elétrica (I) é dado por: 
Sendo Q a carga total que atravessa o corpo e t (3.1) ∆ o intervalo de tempo considerado (Obs: o tempo deve ser considerado em segundos). 
Exercícios
A cada 10 s, 1 mC de carga elétrica é transportado de um ponto a outro em um fio condutor. A corrente elétrica formada nesse condutor, em unidades de 10-3 A, é igual a:
a) 0,001
b) 1
c) 0,1
d) 0,01
e) 1,0
Exercícios
Uma corrente elétrica de 0,1 A é formada durante 1 minuto em um fio condutor. A carga elétrica transportada por esse fio, durante esse intervalo de tempo, foi de:
a) 6,0 C
b) 0,1 C
c) 1,0 C
d) 0,6 C
e) 60,0 C
Resistência Elétrica
A resistência elétrica está associada a oposição do fluxo de carga (corrente) em um determinado circuito. Essa oposição é chamada de resistência.
Um resistor, é um componente eletroeletrônico que cuja função é adicionar resistência elétrica ao circuito. Seu símbolo é indicado na Figura
Resistência Elétrica
Basicamente, a resistência surge devido as colisões e fricção entre os elétrons livres e outros elétrons, íons e átomos, conforme representa-se na Figura. Em (a) tem se um isolante (resistência alta) e em (b) tem-se um condutor (resistência baixa)
Lei de ohm
As leis de Ohm permitem calcularmos importantes grandezas físicas, como a tensão, corrente e a resistência elétrica dos mais diversos elementos presentes em um circuito. No entanto, essas leis só podem ser aplicadas a resistências ôhmicas.
 1ª lei de Ohm 
Determina que a diferença de potencial entre dois pontos de um resistor é proporcional à corrente elétrica que é estabelecida nele. Além disso, de acordo com essa lei, a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica é sempre constante para resistores ôhmicos.
28/02/2025
Física Geral IV
17
Lei de ohm
Lei de ohm
28/02/2025
Física Geral IV
18
Lei de ohm
2ª lei de Ohm
A resistência elétrica R é uma propriedade do corpo que é percorrido por uma corrente elétrica. Essa propriedade depende de fatores geométricos, como o comprimento ou a área transversal do corpo, mas também depende de uma grandeza chamada de resistividade. Tal grandeza relaciona-se exclusivamente ao material do qual um corpo é formado. A lei que relaciona a resistência elétrica a essas grandezas é conhecida como segunda lei de Ohm. A segunda lei de Ohm é mostrada na figura abaixo:
28/02/2025
Física Geral IV
19
Lei de ohm
28/02/2025
Física Geral IV
20
Lei de ohm
Chamamos de resistor ôhmico todo corpo capaz de apresentar resistência elétrica constante para um determinado intervalo de tensões elétricas. O gráfico de tensão em função da corrente elétrica para os resistores ôhmicos é linear, como mostra a figura abaixo
28/02/2025
Física Geral IV
21
Lei de ohm
Tomando-se o segmento reto do gráfico, sabe-se que o potencial elétrico entre os terminais de um resistor sofrerá uma variação em seu potencial elétrico que é sempre proporcional à corrente elétrica que o percorre, como mostra a figura abaixo:
28/02/2025
Física Geral IV
22
Cálculo da potência elétrica pela lei de Ohm
Por meio da lei de Ohm, é possível determinar a potência elétrica que é dissipada por um resistor. Tal dissipação de energia ocorre em razão do efeito Joule, por isso, ao calcularmos a potência dissipada, estamos determinando a quantidade de energia elétrica que um resistor é capaz de converter em calor, a cada segundo.
28/02/2025
Física Geral IV
23
Energia elétrica. 
A energia elétrica é a capacidade de uma corrente elétrica realizar trabalho. A principal função da energia elétrica é a transformação desse tipo de energia em outros tipos, como, por exemplo, a energia mecânica e a energia térmica.
A energia elétrica é dada por: 
A unidade de medida de energia é joule (J), entretanto, ao se tratar em energia elétrica é mais comum mensurá-la em quilowatt-hora (kWh), sendo a potência P dada em kW e o intervalo de tempo ∆t em h (hora).
Exercícios
Um resistor (R1) apresenta as seguintes propriedades: comprimento (L), área circular e transversal (A), raio (r) da área transversal e resistividade (ρ). Um segundo resistor (R2) apresenta o dobro do comprimento de R1 e a metade do raio em sua área transversal. A razão R1/R2 é dada por:
a) 1/8
b) 8
c) 1/4
d) 1/2
e) 2
28/02/2025
Física Geral IV
25
Exercícios:
1) Qual a corrente elétrica (I) sabendo que 22,5 C atravessam a secção transversal de um condutor durante 15 s. 
2) Por um fio condutor passam 3,12x1018 elétrons a cada 2 minutos e 5 segundos. Determine a corrente elétrica (I) no condutor. 
3) Uma corrente de 10 mA percorre um condutor durante 50 segundos. a. Determine o valor da carga (Q) que passa através de uma seção transversal do condutor. b. Determine a quantidade de elétrons relativa a esta carga. 
Exercícios:
4) A cada 2 minutos 12C passam por uma secção reta de um condutor. Calcule a corrente elétrica, em ampères, neste condutor. 
5) Um cabo de cobre com diâmetro (seção transversal) de 2,26 mm com 100 m de comprimento foi utilizado entre dois pontos em uma instalação elétrica. Qual a resistência deste condutor? (ρcobre=1,72x10-8 Ωm). 
6) Calcule a resistência de uma bobina de cabo de alumínio com diâmetro de 5,64 mm com 500 m de comprimento. (ρalumínio=2,82.10-8 Ωm). 
Exercícios:
7) Uma lâmpada incandescente (de filamento) vem com as seguintes especificações: 220 V – 100 W (potência dissipada).
 a. A resistência da lâmpada 
b. Qual será a potência dissipada se a mesma for conectada em 110V? (Suponha constante a resistência do filamento). 
c. Ela brilhará mais ou menos se conectada em 110 V?
 d. Qual a corrente desta lâmpada, quando ligada em 220 V? e em 110V ? 
e. Compare o valor obtido no item a. com o valor de potência nominal da lâmpada (100 W) evidenciando a relação entre as duas potências dissipadas. 
Exercícios
Um resistor ôhmico, de resistência igual a 10 Ω, é atravessado por uma corrente elétrica de 1,0 A. Determine a queda de potencial que uma corrente elétrica sofre ao passar por esse resistor.
Quando atravessado por uma corrente elétrica de 1,5 mA, a diferença de potencial nos terminais de um resistor ôhmico é de 1,5 V. Calcule o módulo da resistência elétrica.
28/02/2025
Física Geral IV
29
Aula 4: Circuito em Série, Circuito em Paralelo e Circuito Misto ou Série-Paralelo.
CIRCUITO SÉRIE
Um circuito é dito série quando todos os elementos estão conectados no mesmo ramo, ou seja, a corrente que flui no circuito é a mesma para todos os elementos, tal como ilustra-se na Figura 6.1. Em (a) tem-se um circuito série e em (b) tem-se um circuito que não está em série. 
Resistência equivalente de um circuito série
Como pode-se observar na Figura, resistência equivalente equivale a associação dos resistores R1 e R2. 
Em um circuito série a resistência equivalente é calculado simplesmente pela somatória de todas as resistências envolvidas: 
Exemplo:
Calcule a resistência equivalente para o circuito, determine a corrente total, tensões V1,V2 e V3 e as potências dissipadas em cada resistor e a energia total fornecida pela fonte, se este estiver ligada por 3 minutos.
Circuito Paralelo
Dois ou mais elementos, ramos ou circuitos estão ligados em paralelo quando possuem dois pontos em comum, tal como se ilustra na Figura
Em um circuito com resistores conectados em paralelo, a resistência equivalente é calculada por: 
Resistência equivalente
A equação anterior é a equação geral para o cálculo de resistência equivalente para um circuito paralelo. Para 2 resistores 
Em casos em que o valor das resistências são iguais, pode-se simplificar ainda mais, bastando aplicar
Exemplo:
Calcule a resistência equivalente para o circuito, determine a corrente total, correntes I1,I2 e as potências dissipadas em cada resistor e a energia total fornecida pela fonte, se este estiver ligada por 3 minutos.
Circuito Misto
Por definição, circuito misto é aquele que contém componentes ligados em série e em paralelo.
O método mais utilizado para análise de circuito misto é o método de redução e retorno. Este método, consiste em reduzir todo o circuito a um único componente equivalente ligado à fonte , determinar a corrente fornecida pela fonte e repetir o processo no sentido inverso até chegar ao valor da grandeza desconhecida. 
Exemplo:
Determine a corrente total, correntes e tensões em cada resistor, potencias em cada resistor e energia após 3 minutos de ligada a fonte.
Divisor de corrente:
Divisor de tensão:
Exercícios:
Determine as correntes e tensões em cada circuito
image2.jpeg
image3.png
image4.png
image5.png
image6.gif
image7.jpeg
image8.png
image9.png
image10.png
image11.png
image12.png
image13.png
image14.png
image15.png
image16.png
image17.png
image18.png
image19.png
image20.png
image21.png
image22.png
image23.png
image24.png
image25.png
image26.png
image27.png
image28.png
image29.png
image30.png
image31.png
image32.png
image33.png
image34.png
image35.png
image36.png
image37.png
image38.png
image39.png
image40.png