ATIVIDADES ESTRUTURADAS- Eletricidade aplicada

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Curso: Engenharia Ambiental e Sanitária
Disciplina: Eletricidade Aplicada
Professor: 
Turma: 
Aluna: Matrícula: 
Data: Novembro/ 2015
ATIVIDADE ESTRUTURADA 1 (CONCEITOS BÁSICOS)
Questão 1: Pesquise, no livro texto ou em seu material de estudo e descreva o processo de condução da corrente elétrica em um material condutor de corrente elétrica.
Resp.: A corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico. Ela pode ser definida como corrente elétrica real (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional (consiste no movimento de cargas positivas). Para isso acontecer, duas coisas são fundamentais: uma diferença de potencial, capaz de atrair os elétrons e um meio de propagação que permita sua passagem.
Dentro dos condutores há muitos elétrons livres descrevendo um movimento caótico, sem direção determinada. Ao aplicar-se uma diferença de potencial entre dois pontos de um metal (ligando as pontas do fio a uma bateria, por exemplo), estabelece-se um campo elétrico interno e os elétrons passam a se movimentar numa certa ordem, constituindo assim a corrente elétrica.
Questão 2: Como se chama a lei que relaciona as três grandezas básicas em um circuito elétrico e quais são estas três grandezas?
Resp.: Chama-se Lei de Ohm e as três grandezas são: tensão, Corrente e Resistência 
V = R I onde:
V→ é a diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou ddp) medida em volt (V);
I → é a intensidade da corrente elétrica medida em ampère (A) e
R → é a resistência elétrica medida em ohm (Ω).
Questão 3: Por um resistor conectado a um circuito circula uma corrente de 2,4 A. Qual é a quantidade de carga elétrica em coulombs que atravessa o resistor no período de 2 min.
Resp.: ∆t= 2 x 60 = 120 s
I=∆Q/∆t
∆Q= ∆t × I
∆Q =120 × 2,4
∆Q= 288 C
Questão 4: Qual é a característica principal da estrutura atômica de um material que faz com que ele seja bom condutor de eletricidade?
Resp.: São materiais nos quais as cargas elétricas se deslocam de maneira relativamente livre. Os materiais condutores se caracterizam por permitir a existência de corrente elétrica toda vez que se aplica uma ddp entre seus extremos. Quanto mais elétrons livres existirem em um material, melhor condutor de corrente elétrica ele será.
ATIVIDADE ESTRUTURADA 2 (RESISTIVIDADE DE UM MATERIAL)
Questão 1: Faça uma pesquisa sobre a resistividade de um material condutor de eletricidade e a influência da temperatura na variação de sua resistência elétrica. 
Resp.: Também chamada de resistência elétrica específica, e resistividade representa o quanto o material se opõe à passagem da corrente elétrica. Quanto menor for o valor da resistividade de um determinado material mais facilmente ele permite a passagem de corrente elétrica, e quanto melhor for o condutor esse fato também se verifica. 
A resistividade de um material depende de alguns fatores como: 
• Temperatura em que se encontra o material; 
• O material que constitui o condutor; 
• O comprimento L; 
 • A área da secção transversal.
Matematicamente temos que a resistividade de um material pode ser calculada a partir da seguinte equação: ρ = R . A / L
Onde , L → é o comprimento do material, 
R → é a resistência do material e 
A → é a área da secção transversal. 
Podemos perceber que a resistividade é diretamente proporcional à resistência que o material apresenta e inversamente proporcional ao seu comprimento. A unidade de resistividade no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o ohm vezes metro (Ω.m), porém, na prática utiliza-se muito o ohm vezes centímetro (Ω.cm) e o Ω. mm2/m. 
Como a resistividade é dependente da temperatura, ela é apresentada na maioria das vezes a uma temperatura de 20 °C. Nos metais a resistividade aumenta com o aumento de temperatura, já nos semicondutores aumenta com a diminuição da temperatura. 
Questão 2: Determine o valor da resistência elétrica de um condutor de alumínio, com comprimento de 2750 m e seção circular com 2,8 mm de diâmetro, na temperatura de 48 ºC. Repita os cálculos para a temperatura de 64 ºC. 
Resp.: Considerando:
Alumínio: Resistividade= 2,92 x 10-8 
 ρ = [Ω.m] 
Coeficiente Térmico= 0,00390
 α = [°C -1] 
R=ρ × l /S 
R=2,92 x 10-8 x 2750 / ( π x r2 )
R=2,92 × 10-8 × 2750 / (3,14 x [1,4 ×10-3 ]2 ) =18,27 Ohms 
Rf=Ri ×(1+ αΔθ) 
Rf=18,27 ×(1+ 0,00390 ×(48-20))= 20,25 Ohms 
Rf=18,27 ×(1+ 0,00390 ×(64-20))= 21,40 Ohms 
Resistência elétrica em 48 °C = 20,25 Ohms 
Resistência elétrica em 64 °C = 21,40 Ohms.
ATIVIDADE ESTRUTURADA 3 (MULTÍMETRO)
Questão 1: Fazer uma pesquisa sobre multímetros digitais e analógicos e descrever as vantagens e desvantagens de cada um deles em relação ao outro
Resp.: Existem dois tipos diferentes de medidores: analógico e digital. Embora existam vantagens e desvantagens de ambos os tipos de medidores, os digitais são, geralmente, melhores do que os analógicos.
Vantagem: precisão
	Ao contrário de medidores analógicos, medidores digitais não exigem que você saiba para onde, exatamente, a agulha está apontando, a fim de obter leituras de tensão, corrente e resistência elétricas. Em vez disso, um medidor digital oferece uma leitura precisa na tela, gerada por computador. Embora os computadores não sejam infalíveis, os processadores em medidores digitais são muito confiáveis ​​e não exigem que você faça os cálculos. Além disso, a precisão da leitura de um medidor analógico, em grande parte, depende do leitor e da competência deste em ler medidores analógicos. Um medidor digital não depende do usuário.
Desvantagem: flutuações de medida
	Medidores analógicos têm a vantagem de serem capazes de medir flutuações de leitura, quando elas existem. A agulha do medidor analógico vai balançar de uma posição para outra constantemente, a fim de representar a flutuação. Um medidor digital é incapaz de representar essas flutuações; em vez disso, ele exibe uma mensagem de erro ou calcula uma leitura. Apesar disso, o único tipo de flutuação que um medidor analógico pode medir são flutuações de baixa frequência, o que não deixa os medidores digitais em uma grande desvantagem.
Vantagem: fácil de usar
	Como um medidor digital realiza o cálculo e exibe a sua leitura, em vez de confiar na capacidade de um leitor para calcular a leitura correta, isso faz com que os medidores digitais sejam de fácil utilização. Tudo que o usuário tem que fazer, a fim de obter uma leitura precisa, é colocar as agulhas do medidor digital no lugar em que a leitura será feita, aguardar que o medidor digital exiba a leitura e escrever ou observar o visor. A facilidade de uso faz com que o medidor digital seja mais utilizável e consuma menos tempo, ambos sendo grandes vantagens sobre os medidores analógicos.
Questão2: Descrever como se utiliza o multímetro digital e quais são os cuidados a serem observados nas medidas de tensão e nas medidas de resistência ôhmica. Descrever também como se faz e os cuidados a serem tomados para a medição de corrente elétrica.
Resp.: Um multímetro digital pode ser utilizado para diversos tipos de medidas, as três mais comuns são: Tensão elétrica (medida em volts – V), Corrente elétrica (medida em amperes – A) e Resistência elétrica (medida em Ohms – ).
Além destas ele pode ter escalas para outras medidas específicas como: temperatura, freqüência, semicondutores (escala indicada pelo símbolo de um diodo), capacitância, ganho de transistores, continuidade (através de um apito), etc.
Em multímetros digitais o valor da escala já indica o máximo valor a ser medido por ela, independente da grandeza. 
A seleção entre as escalas pode ser feita através de uma chave rotativa, chaves de pressão, chaves tipo H-H ou o multímetro pode mesmo não ter chave alguma, neste caso falamos que o multímetro digital é um equipamento de auto-range, ou seja, ele seleciona agrandeza e a escala que esta sendo medida automaticamente. Em alguns casos podemos encontrar multímetros que tem apenas uma escala para tensão, uma para corrente e uma para resistência, este tipo de multímetro também é auto-range, nele não é preciso se procurar uma escala específica para se medir um determinado valor de tensão.
Uma coisa muito importante ao se usar um multímetro digital é saber selecionar a escala correta para a medição a ser feita. Sendo assim podemos exemplificar algumas grandezas com seus respectivos nomes nas escalas:
	
	
Tensão contínua = VCC, DCV, VDC (ou um V com duas linhas sobre ele, uma tracejada e a outra continua )
Tensão alternada = VCA, ACV, VAC (ou um V com um ~ sobre ele).
Corrente contínua = DCA, ADC (ou um A com duas linhas sobre ele, uma tracejada e uma continua).
Corrente alternada = ACA (ou um A com um ~ sobre ele).
Resistência = Ohms,
Medidas de Tensão: Para medirmos uma tensão é necessário que conectemos as pontas de prova em paralelo com o ponto a ser medido, é importante observar que, no caso particular de tensão continua (VDC, VCC ou DCV), a leitura no multímetro fornece uma medida da diferença de potencial entre as ponteiras vermelha (ponteira de polaridade positiva) com relação a preta (comum ou ponteira de polaridade negativa). Por outro lado, se por um acaso invertermos as ponteiras iremos ler um valor negativo. No caso de medidas de tensão alternada (VCA, VDC ou DCV) a polaridade ou cor das ponteiras não é importante. O multímetro incorpora um retificador adequado para uso com correntes alternadas de freqüência tipicamente entre 40 e 400 Hz. O valor lido no multímetro corresponde ao valor eficaz ou RMS da tensão alternada entre as ponteiras.
Para a medida de tensões elevadas, tanto alternada como continua, superiores a 250 Volts, será necessário o uso de ponteiras especiais e muitas vezes deslocar o borne da ponteira positiva (ponteira vermelha) para um conector especialmente dedicado as medidas de altas tensões. 
Medidas de resistência ôhmica: Para medirmos resistência devemos desligar todos os pontos da peça a ser medida (uma lâmpada incandescente, por exemplo, deve estar fora do seu soquete) e encostarmos uma ponta de prova em cada lado da peça. No caso de uma lâmpada incandescente encostamos uma ponta de prova na rosca e outra na parte inferior e metálica do conector da lâmpada. Muitos multímetros incorporam também testes de continuidade (ou baixas resistências) que se utilizam de avisos sonoros (um “beep” agudo). Estes testes são particularmente úteis quando estamos testando a continuidade de cabos elétricos. O procedimento usado é inteiramente similar ao usado para medidas de resistência .
Medidas de corrente elétrica: Para medirmos corrente com um multímetro digital, devemos colocar ele em série com o ponto a ser medido. Se quisermos medir a corrente que circula por uma lâmpada devemos desligar um lado da lâmpada, encostar neste ponto uma ponta de prova e a outro ponta deve ser encostado no fio que soltamos da lâmpada. Isto é uma ligação em série (é importante frisar que a maioria do multímetros digitais só medem corrente contínua, portanto não devem ser usados para se medir a corrente alternada fornecida pela rede elétrica. 
Todas estas medidas devem ser feitas com bastante critério e nunca devemos encostar as mãos em nenhuma ponta de prova durante uma medida, caso isto aconteça corremos o risco de levarmos um choque elétrico e/ou termos uma leitura errada. Uma coisa importante de se perceber é que a grande maioria dos multímetros digitais tem 3 ou 4 bornes para a ligação das pontas de prova. Normalmente um é comum (COM) e os outros servem para medição de tensão, resistência e corrente. A indicação dos bornes sempre mostra para quais escalas eles podem ser usados. 
 
ATIVIDADE ESTRUTURADA 4 (CIRCUITO SÉRIE)
Questão 1: Desenhar um circuito de corrente contínua com todos os elementos ligados em série, contendo duas fontes de tensão e quatro resistores, de forma que o valor da tensão total do circuito seja igual a 80 V e a corrente que circula no circuito seja um valor entre 2 mA e 4 mA. Os valores dos resistores devem ser múltiplos de qualquer um dos seguintes valores a seguir: 1; 1,2; 1,5; 1,8; 2,4; 2,7; 3,3; 4,7; 6,8; 8,2. Exemplo: Um resistor pode ter 1,5 O ou pode ter 15 O. Atribuir o valor a cada fonte de tensão E1 e E2. Atribuir o valor a cada resistor R1, R2, R3, e R4.
Resp.:
Logo, deve possuir um valor entre e para que o valor da corrente elétrica seja satisfeita. O valor escolhido arbitrariamente foi o de .
Onde:
 , pois a soma das duas fontes deve ser .
 , múltiplo de 1,8
 , múltiplo de 1,5
, múltiplo de 1,2
 , múltiplo de 1 e a soma das 4 resistências vale , o valor escolhido.
, através da Lei de Ohm.
ATIVIDADE ESTRUTURADA 5 (LEI DE OHM)
Questão 1: Considere uma fonte de tensão contínua ligada a um resistor de resistência de valor desconhecido igual a R. Em série com o resistor tem um miliamperímetro para medir a corrente que passa pelo resistor e em paralelo com o resistor tem um voltímetro para medir a tensão aplicada no resistor. Variou-se a tensão da fonte de forma que no resistor se obteve os valores de tensão e de corrente que constam da tabela abaixo:
	V
	0V
	2V
	4V
	6V
	8V
	10V
	12V
	I
	0 mA
	2,94 mA
	5,88 mA
	8,82 mA
	11,77 mA
	14,71 mA
	17,65 mA
Construa um gráfico V (I) com os dados da tabela acima e a partir do gráfico determine o valor da resistência R.
Resp.:
 
V= RI
R = V/I
ATIVIDADE ESTRUTURADA 6 (CIRCUITO PARALELO)
Questão 1: Uma bateria fornece corrente para dois resistores ligados em paralelo como mostra a figura abaixo. O resistor da esquerda tem uma resistência de 60 O e o da direita tem valor igual a Rx. A corrente fornecida pela fonte é 1 A. Determine o valor de Rx e a potência consumida por Rx. Determine o valor do resistor Ry que colocado em paralelo com o circuito faz a corrente fornecida pela fonte dobrar de valor.
Resp.: Determine o valor de Rx e a potência consumida por Rx
It= 1A 	
Vt = 12v
R1= 60Ω
Rx= ?
PRx = ?
IR1= 0,2A 
Como a Corrente se divide em um Nó (lei de kirchoff) 
IRt=IR1+IR2+IR3+.........+IRn
IRx= IRt-IR1 = 1A – 0,2A = 0,8A
Rx == 15Ω
PRx = Vt x IRx = 12v x 0,8A = 9,6W
Determine o valor do resistor Ry que colocado em paralelo com o circuito faz a corrente fornecida pela fonte dobrar de valor.
It = 2A
Vt = 12v
R1= 60Ω
Rx= 15Ω
Ry = ?
IR1= 0,2A
IRx == 0,8 A
IRy = IRt - (IR1 + IRx) = 2A – (0,2A + 0,8A) = 1A
Ry == 12Ω
ATIVIDADE ESTRUTURADA 7 (POTÊNCIA ELÉTRICA EM CC)
1. Considere uma fonte de tensão contínua de valor ajustável em série com um resistor de 100 W.
 2. O valor da tensão da fonte vai variar de 2 em 2 V de zero até 10 V, e para cada valor de tensão a potência consumida pelo resistor vai ser calculada pela fórmula P = V 2 /R. 
3. Construa uma tabela em que uma coluna tenha o valor da tensão e na outra coluna o valor da potência, ou seja, para cada valor de tensão teremos um valor de potência.
 4. Construa um gráfico da potência dissipada em função da tensão aplicada no resistor de 100 W. P = f (V). No eixo vertical utilize uma escala de 0 a 1 W, com divisões de 0,1 W para a potência e no eixo horizontal uma escala de 0 a 10 V com divisões de 1 V. 
5. A curva obtida é linear? 
6. Usando o gráfico obtido, determine a tensão para a potência dissipada de 500 mW.
Resp.: 1) R= 100Ω
2)
 
 => => => => 
3)
	TENSÃO (V)
	2
	4
	6
	8
	10
	POTÊNCIA(W)
	0,04
	0,16
	0,36
	0,64
	1
4)
5) Não é linear
6) 
V²= 50
V= √50
V= 7,07v
ATIVIDADE ESTRUTURADA 8 (CIRCUITO SÉRIE-PARALELO, CURTO CIRCUITO E CIRCUITO ABERTO)
Questão 1:Para o circuito mostrado na figura abaixo: 
1. Determine a corrente I 
Resp.: IR1 = (V1+V2 )/R1 = (18+20)/8 = 38/8 = 4,75A
IR2 = IR3 = V1/(R2+R3) = 18/(3+6) = 18v/9Ω = 2A
2. Calcule a tensão de circuito aberto V
Resp.: Vt = V2 + VR3 = 20v + (6Ω x 2A) =20v + 12v= 32v