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Prof. Marco Valentim marco2valentim@gmail.com (24) 98112-1590 UNIDADE 1UNIDADE 1 -- Conceitos bConceitos báásicossicos (Rev.T) (Rev.T) de circuitos emde circuitos em corrente contcorrente contíínuanua Eletricidade Eletricidade AplicadaAplicada PARTE 2/3 Pág. 2 Prof. Marco Valentim© CurrCurríículo Resumido do Prof. Marco culo Resumido do Prof. Marco ValentimValentim Engenheiro Eletrônico pela Faculdade Nuno Lisboa-RJ. MBA em Estratégia Industrial e Gestão de Negócios pela UFF. Pós-graduando em Gerenciamento de Projetos - Visão PMI pela UNESA. Professor do curso de Engenharia de Produção da UERJ. Professor da Universidade Estácio de Sá - UNESA Campus Resende-RJ (desde 2001). Foi membro da equipe que preparou a Xerox do Brasil para o Prêmio Nacional da Qualidade (Ganhadora do PNQ 1993). Com capacitação no Six Sigma System Inc. (Rochester/NY-USA), foi o responsável pela implantação do Programa Seis Sigma na área de Operações Industriais da Xerox do Brasil. É qualificado pelo Lean Institute Brasil em Mapeamento Lean. Participou em vários treinamentos no Brasil, América do Norte, Europa e Ásia, onde adquiriu fortes conhecimentos em Administração de Negócios, Manufatura, Introdução de Novos Produtos e Qualidade. Gerenciou as áreas de Engenharia, Operações de Produção, Projetos & Novos Negócios, Manutenção Industrial, Qualidade, Meio Ambiente & Segurança, Transporte de Funcionários e Segurança Patrimonial na Fábrica Resende da Xerox do Brasil e Flextronics International. Trabalhou na Flopetrol Schlumberger (Oil & Gas), na Cia. Brasileira de Trens Urbanos de Belo Horizonte-MG, na RCA-Philco Semicondutores Ltda. e na área comercial de atendimento corporativo do SENAC Rio. Atualmente trabalha como consultor na F2.Desenvolvimento Empresarial (Resende-RJ) e Diretor Regional da MEDIÇÃO – Soluções Metrológicas Integradas (Resende-RJ). Pág. 3 Prof. Marco Valentim© ConteConteúúdo Programdo Programááticotico UNIDADE 1 - Conceitos básicos de circuitos em corrente contínua 1.1 Apresentação do Plano de Ensino; Conceitos básicos de: corrente elétrica, tensão elétrica, resistência elétrica e Lei de Ohm. 1.2 Exercícios de Fixação: Lei de Ohm, Potência Elétrica, Energia e Eficiência. 1.3 Experiência de Laboratório: Multímetro. 1.4 Circuito série, Fontes de tensão em série, Lei de Kirchhoff das Tensões, Divisor de Tensão e regra do Divisor de Tensão. 1.5 Experiência de Laboratório: Lei de Ohm. 1.6 Condutância, Circuito paralelo, Fontes de tensão em paralelo, Lei de Kirchhoff das correntes, Divisor de corrente, regra do Divisor de corrente. 1.7 Experiência de Laboratório: Potência Elétrica. 1.8 Circuito Série-paralelo, Circuito Aberto e Curto-circuito. Pág. 4 Prof. Marco Valentim© • Para que uma corrente (I) circule, é necessário ter uma fonte de energia (por exemplo, uma bateria) para gerar uma diferença de potencial (V) e depois ligar a um circuito consumidor, por exemplo, uma a resistência (R). OBS: o sentido convencional da corrente (I) no circuito é dado pela fonte de energia (Bateria), ou seja, a corrente “sai” do positivo da Bateria, passa pelo resistor e “chega” ao negativo da Bateria. IntroduIntroduççãoão: 1: 1ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 5 Prof. Marco Valentim© A V A V • Observem os dois circuitos abaixo: IntroduIntroduççãoão: 1: 1ªª Lei de OhmLei de Ohm • E se colocarmos resistores iguais nos dois circuitos ... ??? • O que acontecerá com a corrente ...??? 50V 100V 0 A 0 A Pág. 6 Prof. Marco Valentim© A V A V • Observem os dois circuitos abaixo: IntroduIntroduççãoão: 1: 1ªª Lei de OhmLei de Ohm 50V 100V Mantendo o mesmo resistor e variando a tensão, a corrente varia na mesma proporção. RR 1 A 2 A Pág. 7 Prof. Marco Valentim© • Observem os dois circuitos novamente: • E se colocarmos a mesma tensão nos dois circuitos e mudarmos o valor do resistor ... ??? IntroduIntroduççãoão: 1: 1ªª Lei de OhmLei de Ohm A V A V 100V 100V 0 A 0 A Pág. 8 Prof. Marco Valentim© • Observem os dois circuitos novamente: IntroduIntroduççãoão: 1: 1ªª Lei de OhmLei de Ohm Mantendo a tensão fixa e variando o resistor, a corrente varia no sentido oposto. A V A V 100V R=50ΩΩΩΩ 2 A 1 A 100V R=100ΩΩΩΩ Pág. 9 Prof. Marco Valentim© CONCLUSÃO � Quanto maior a tensão, maior a corrente elétrica. � Quanto maior a resistência, menor a corrente elétrica. IntroduIntroduççãoão: 1: 1ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 10 Prof. Marco Valentim© • George Simon Ohm nasceu em Erlangen na Alemanha em 1787 e morreu em 1854 na cidade de Munique. Em 1827 ele estabeleceu teoricamente a lei que levaria seu nome. • A 1ª Lei de Ohm estabelece a relação entre as 3 grandezas fundamentais da eletricidade: corrente, resistência e tensão. 11ªª Lei de OhmLei de Ohm “Mantendo-se a temperatura de um resistor constante, a diferença de potencial aplicada nos seus terminais é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica” Pág. 11 Prof. Marco Valentim© “A diferença de potencial entre os terminais de um circuito elétrico é igual ao produto da resistência desse circuito pela intensidade da corrente elétrica que passa por ele”. 11ªª Lei de OhmLei de Ohm V = R x iTensão���� Pág. 12 Prof. Marco Valentim© “A intensidade da corrente elétrica que percorre o circuito é igual à divisão da tensão deste circuito pela resistência que o circuito apresenta à passagem da corrente elétrica”. i = V / RCorrente ���� 11ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 13 Prof. Marco Valentim© R = V / iResistência ���� “A resistência que um circuito apresenta a passagem da corrente elétrica é igual à divisão da tensão entre os terminais deste circuito pela intensidade da corrente que por ele passa”. 11ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 14 Prof. Marco Valentim© • Uma forma simples de aprender é usar o círculo da Lei de Ohm: V I RV I R V I R ‘ 11ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 15 Prof. Marco Valentim© • Num circuito elétrico, uma corrente de 2 ampéres ao passar por um resistor de 10Ω, provoca uma tensão de 20 V sobre esta resistência. • Num circuito elétrico, quando aplicamos uma tensão de 20 V sobre os terminais de uma resistência de 10 Ω, provoca uma corrente de 2 ampéres. • Num circuito elétrico em que aplicamos uma tensão de 20 V e medimos uma corrente elétrica de 2 ampéres, obtém uma resistência a passagem da corrente de 10 Ω . EXEMPLOS: 1EXEMPLOS: 1ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 16 Prof. Marco Valentim© De acordo com as seguintes informações: I = 3 A V = 12 V Utilizando a lei de Ohm V= R.I Qual o valor da resistência? a) 4 Ω b) 5 Ω c) 36 Ω EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 17 Prof. Marco Valentim© Agora utilize a lei de Ohm para calcular o valor da corrente da bateria já conhecemos os valores: V = 15 V R = 5Ω a) 2,5 A b) 5 A c) 3 A EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 18 Prof. Marco Valentim© Calcule o valor da tensão utilizando os valores abaixo. R = 4Ω I = 8 A a) 32 V b) 0,5 V c) 2 V EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 19 Prof. Marco Valentim© Resistência de um condutor • Fazendo a analogia com a água, observem os dois canos: ���� Em qual deles a água passaria com maior facilidade ? IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm 1 2 Pág. 20 Prof. Marco Valentim© Observe o brilho da lâmpada do condutor mais longo. Qual o motivo? IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 21 Prof. Marco Valentim© IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm Quanto maior o comprimento do condutor, maior a resistência e menor é a corrente elétrica circulando por ele. Pág. 22 Prof. Marco Valentim© Resistência de um condutor • Observem novamente mais dois canos de água: ���� Emqual deles a água passaria com maior facilidade ? IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm 1 2 Pág. 23 Prof. Marco Valentim© Observe o brilho da lâmpada do condutor fino. IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 24 Prof. Marco Valentim© IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm Quanto maior a seção do condutor, maior a intensidade de corrente elétrica circulando por ele. Pág. 25 Prof. Marco Valentim© Resistência de um condutor • Observem este dois canos de água idênticos. • Em um deles existe alguns objetos estranhos no seu interior. IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm ���� Em qual deles a água passaria com maior facilidade ? 1 2 Pág. 26 Prof. Marco Valentim© Fio de FERRO Fio de COBRE Observe o brilho das duas lâmpadas. IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 27 Prof. Marco Valentim© COBRE (menor resistividade) FERRO (maior resistividade) • Alguns materiais oferecem maior ou menor resistência à passagem da corrente elétrica. A estas resistências damos o nome de resistência especifica ou resistividade, representada por ρρρρ (letra grega Rô) IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 28 Prof. Marco Valentim© CONCLUSÃO � Quanto maior o comprimento do condutor, maior a resistência elétrica. � Quanto maior a secção do condutor, menor a resistência elétrica. � A resistência elétrica depende do material. IntroduIntroduççãoão: 2: 2ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 29 Prof. Marco Valentim© Ohm concluiu: • A resistividade é uma característica do material usado na constituição do condutor elétrico. • Quanto menor for o valor da resistividade de um determinado material mais facilmente ele permite a passagem de corrente elétrica (“conduz eletricidade”). 22ªª Lei de OhmLei de Ohm “A resistência elétrica de um condutor homogêneo de seção transversal constante, é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua área de seção transversal e depende do material do qual ele é feito”. Pág. 30 Prof. Marco Valentim© • As observações realizadas até agora permitem escrever a seguinte relação: Onde, as unidades pelo SI - Sistema Internacional: R� Resistência elétrica do condutor (ΩΩΩΩ) ρρρρ� Resistividade do material (ΩΩΩΩ . m) L � Comprimento do condutor (m) S� Seção do condutor (área m2) 22ªª Lei de OhmLei de Ohm Pág. 31 Prof. Marco Valentim© Resistividade (Resistividade (ρρρρ) • O melhor condutor elétrico conhecido é a prata. Este metal é muito caro para o uso em larga escala. • O cobre vem em segundo lugar na lista dos melhores condutores, sendo amplamente usado na confecção de fios e cabos condutores. • Em terceiro lugar, encontramos o ouro que não é tão bom condutor como os anteriores, mas praticamente não oxida e resiste a diversos ataques químicos, sendo assim empregado para banhar contatos elétricos. • O alumínio, em quarto lugar, é três vezes mais leve que o cobre, o que é vantajoso para a instalação de cabos em linhas de longa distância. Pág. 32 Prof. Marco Valentim© • Através do link abaixo (em Inglês) você pode montar e simular uma associação de resistores em serie com uma lâmpada e uma bateria. • Ainda pode variar o número de resistores associados e a tensão mantida pela bateria. • Ao fechar a chave verifique o comportamento da lâmpada (“acende”, “queima” ou “nada acontece”). http://jersey.uoregon.edu/vlab/Voltage/index.html SimulaSimulaçção da 1ão da 1ºº Lei de OhmLei de Ohm Pág. 33 Prof. Marco Valentim© Nas figuras abaixo, um resistor esta ligado a uma bateria. a) Calcule o valor da resistência elétrica sabendo que a intensidade da corrente que atravessa o resistor é de 0,50A no primeiro circuito. Indique o sentido convencional da corrente. b) Sendo o mesmo valor do resistor do item (a) calcule a intensidade de corrente que circula no circuito elétrico (b) e indique o seu sentido convencional. (a) (b) (a) Resposta (b) Resposta EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 34 Prof. Marco Valentim© Um circuito é formado por uma bateria de 6V, uma chave e uma lâmpada. Quando a chave é fechada, fluem 2A pelo circuito. Perguntas: a) Desenhe o circuito equivalente. b) Qual a resistência da lâmpada? c) Se essa lâmpada for substituída por uma outra que requer os mesmos 6V, mas retira somente 40mA, qual seria a resistência desta nova lâmpada? EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 35 Prof. Marco Valentim© Qual a intensidade da corrente em um resistor de 1 KΩ se a tensão aplicada for de: (a) 2V (b) 100V (c) 50mV Resp: a) I = 2V / 1000 Ω = 0,002A = 2mA b) I = 100V / 1000 Ω = 0,1A = 100mA c) I = 50mV / 1000 Ω = 50.10-3V/1000 Ω = 50.10-3/103 Ω = 50.10-6A = 50 uA EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 36 Prof. Marco Valentim© Qual deve ser a tensão em um resistor de 10 KΩ para a corrente tenha intensidade de: (a)2mA (b)0,05A (c)20uA Resp: Para determinar a tensão dado a resistência e a corrente usaremos a 1ª Lei de OHM na forma: V=R.I a) V = 10.103.2.10-3 = 20V b) V = 10.103.5.10-2 = 50.101 = 500V c) V = 10.103.20.10-6 = 200.10-3V = 200mV = 0,2V EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 37 Prof. Marco Valentim© Calcule a tensão (VT) necessária para que uma corrente de 10A circule pelo circuito série da figura abaixo. EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 38 Prof. Marco Valentim© • Potencia Elétrica é a capacidade de produzir trabalho. • Fazendo uma analogia, as duas pessoas são capazes de realizar trabalho ... Potência ElPotência Eléétricatrica Pág. 39 Prof. Marco Valentim© • Da mesma maneira, as cargas elétricas possuem uma capacidade de produzir trabalho. • A capacidade de produzir trabalho de uma carga elétrica é expressa em Watts. • Simbologia: P • Unidade de Medida: Watt (W) • Maneiras de realizar o seu cálculo: P = V x I (útil) P = R x i2 (dissipada) Potência ElPotência Eléétricatrica Pág. 40 Prof. Marco Valentim© • Com base nas informações mostradas no circuito abaixo, calcule a potência da lâmpada. EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 41 Prof. Marco Valentim© • O secador de cabelos da foto consome a potência de 1400W quando ligado a uma tensão de 127V. • Qual a intensidade de corrente (i) que o atravessa nessas condições? EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 42 Prof. Marco Valentim© • Com base no circuito abaixo, calcule a corrente em cada lâmpada. • Observe o brilho das lâmpadas: o que pode ser concluído? (use a fórmula da potência) EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 43 Prof. Marco Valentim© EXERCEXERCÍÍCIOCIO • Calcule a corrente consumida por cada lâmpada. • O que pode ser concluído? (use a fórmula da potência) Pág. 44 Prof. Marco Valentim© • Qual a potência total consumida por uma geladeira que utiliza um motor que demanda uma corrente de 2,4A se ela estiver ligada em uma tomada de 127V ? EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 45 Prof. Marco Valentim© • Um forninho elétrico consome 4,8A em 127V. Qual a a potência aproximada deste forninho ?EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 46 Prof. Marco Valentim© Após o ligar o interruptor (on), faça: a)Calcule a corrente elétrica do circuito. b)Mostre o sentido da corrente. c)Calcule a resistência da lâmpada. d)E se fosse colocada mais uma lâmpada idêntica?EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 47 Prof. Marco Valentim© • Para conhecer a quantidade de água consumida em uma residência, é utilizado um hidrômetro (“medidor de água”). • E para conhecer a quantidade de energia elétrica consumida, utiliza-se um Medidor de KWh. MediMediçção da Potência Elão da Potência Eléétricatrica Pág. 48 Prof. Marco Valentim© A ENERGIA consumida por um aparelho elétrico depende de dois fatores: 1) Sua POTÊNCIA, que mede a taxa de energia que o aparelho consome (ou pode consumir). É uma característicaintrínseca do aparelho, independentemente do tempo em que ele fica ligado. WATT (W) e QUILOWATT (kW) são unidades de Potência. Quanto maior a Potência de um aparelho, maior é a sua "predisposição" para consumo de energia. 2) O TEMPO em que o aparelho fica ligado. SEGUNDO, MINUTO e HORA são unidades de tempo. Quanto mais tempo fica ligado um aparelho, maior é o seu consumo de Energia. KW (quilowatt) e KW (quilowatt) e KWhKWh (quilowatt(quilowatt--hora)hora) FONTE: www.pessoal.educacional.com.br/up/4660001/1005174/Preco_Energia_Eletrica.htm Pág. 49 Prof. Marco Valentim© Durante quanto tempo um aparelho de televisão deve ficar ligado para consumir 4 kWh? EXERCEXERCÍÍCIOCIO X Potência = 250 W Potência = 100 W Pág. 50 Prof. Marco Valentim© Mariana adora tomar banhos demorados de 30 minutos e descobriu um jeito de diminuir o gasto de energia por banho, sem diminuir o tempo. Ao invés de tomar banho com o chuveiro na posição INVERNO, que tem potência de 4.400 watts, ela agora só toma banho com o chuveiro na posição VERÃO, que tem potência de 3.000 watts. Pergunta: Considerando que a tarifa da operadora de energia elétrica seja de R$ 0,49525 por KWh, quanto Mariana vai a economizar de energia elétrica por mês apenas com esta mudança? EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 51 Prof. Marco Valentim© A posição atual dos ponteiros em um medidor residencial de energia é mostrada na figura abaixo. Se o resultado da leitura anterior foi de 4650 kWh, calcule a conta (em R$) a ser paga pelo consumo de energia entre as duas leituras, se cada kWh custa R$ 0,57974. EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 52 Prof. Marco Valentim© FONTE: http://www.eflul.com.br/consumidores/tabela-de-consumo Tabela de Consumo dos AparelhosTabela de Consumo dos Aparelhos Potência Elétrica Média de Aparelhos Elétricos (em Watt) Pág. 53 Prof. Marco Valentim© Com base na tabela de consumo de energia de uma família: a) Complete a tabela considerando que a AMPLA cobre como tarifa do KWh o valor de R$ 0,72512 (março/2014). b) Qual o valor total a ser pago na conta mensal? c) Qual o aparelho deverá ter a maior atenção no caso de uma economia? EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 54 Prof. Marco Valentim© Efeito JouleEfeito Joule • A corrente elétrica é resultado de movimentação elétrons livres onde as partículas que estão em movimento acabam colidindo com as outras partes do condutor que se encontram em repouso, causando um aquecimento. • Este fenômeno é denominado Efeito Joule. • Resistências atravessadas por correntes elétricas aquecem. • O Efeito Joule representa um inconveniente nas máquinas elétricas, que se aquecem durante o funcionamento, e nas linhas de transmissão, devido a perda de energia elétrica que ocorre nesse processo. ����Quando esse aquecimento poderia ser considerado “favorável” para o nosso dia-a-dia? Pág. 55 Prof. Marco Valentim© Efeito Joule (favorEfeito Joule (favoráável)vel) • A transformação de energia elétrica em térmica é exatamente o que se deseja em alguns aparelhos elétricos, como por exemplo: o ferro de passar roupas, os chuveiros elétricos, etc. • O Efeito Joule também é fundamental nos fusíveis e nas lâmpadas incandescentes. Outros exemplos ? Pág. 56 Prof. Marco Valentim© Efeito Joule: Lâmpada incandescenteEfeito Joule: Lâmpada incandescente • Constituída de fio de tungstênio (filamento). • O filamento pode atingir a temperatura de 3.400 ºC. • Passando corrente elétrica no filamento, ele se aquece, pois a energia elétrica dissipada aumenta a sua temperatura. • O filamento torna-se incandescente e emite luz. Pág. 57 Prof. Marco Valentim© Efeito Joule: FusEfeito Joule: Fusííveisveis • Fusíveis: dispositivos que tem a finalidade de proteger circuitos elétricos. • Componente básico � condutor de baixo ponto de fusão que se funde ao ser atravessado por uma corrente elétrica. • Deve ser colocado em série com o aparelho, de modo que ao ocorrer a fusão de seu condutor (devido a uma corrente maior do que a esperada), haja interrupção da passagem de corrente para este aparelho. Pág. 58 Prof. Marco Valentim© SSIMULADOR: Efeito JouleIMULADOR: Efeito Joule • Olhe um resistor por dentro e veja como ele funciona. • Aumente a tensão da bateria para que mais elétrons fluam através do resistor. • Aumente a resistência para bloquear o fluxo de elétrons. • Verifique a corrente (i) do circuito e veja a mudança da temperatura no resistor. LINK ���� http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/battery-resistor-circuit Pág. 59 Prof. Marco Valentim© 1. O que são as esferas azuis que se deslocam através das cargas do circuito positivo ou negativo? Comentários? 2. Aumente o valor da resistência do resistor e comente o que acontece com: (a) A corrente no circuito. (b) A velocidade das esferas azuis. (c) A tensão da bateria. (d) A temperatura do resistor. (e) As partículas verdes ao mudar o valor do resistor? (f) Por que (ou porque não) cada uma dessas mudanças ocorrem? 3. Aumente o valor da tensão da bateria e comente o que acontece com: (a) A corrente no circuito. (b) A velocidade das esferas azuis. (c) A resistência do resistor. (d) A temperatura do resistor. (e) As partículas verdes ao mudar o valor do resistor? (f) Por que (ou porque não) cada uma dessas mudanças ocorrem? DESENVOLVA AS RESPOSTAS LINK ���� http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/battery-resistor-circuit EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 60 Prof. Marco Valentim© Observe a figura: • A energia de entrada é igual ao somatório da energia de saída com a energia perdida ou armazenada no Sistema. Energia e EficiênciaEnergia e Eficiência Pág. 61 Prof. Marco Valentim© Eficiência na utilização da Energia: • Se entende por eficiência a capacidade de produzir realmente um efeito. • Em Física, eficiência dá a idéia de rendimento, denotando a relação entre os recursos consumidos e o resultado obtido com esses recursos. Energia e EficiênciaEnergia e Eficiência Então, eficiência pode ser compreendida como uma relação entre a energia consumida e a energia efetivamente aproveitada. INEFICIÊNCIA “Qualquer atividade que absorve recurso, mas que não cria valor” (James Womack) INEFICIÊNCIA “Qualquer atividade que absorve recurso, mas que não cria valor” (James Womack) Pág. 62 Prof. Marco Valentim© • O próprio processo de transformação de uma forma de energia em outra tem perdas associadas. • Depois de gerada a Energia Elétrica em uma usina, ela precisa ser transportada para chegar até os usuários finais. • No processo de transporte também há dissipação de Energia. Energia e EficiênciaEnergia e Eficiência Pág. 63 Prof. Marco Valentim© Energia e EficiênciaEnergia e Eficiência GERAGERAÇÇÃO DE ÃO DE ENERGIA ELENERGIA ELÉÉTRICATRICA CONSUMOCONSUMO TRANSMISSÃO DA TRANSMISSÃO DA ENERGIA ELENERGIA ELÉÉTRICATRICA TermelTermeléétricatrica 41% (eficiência)41% (eficiência) TransmissãoTransmissão 11% (perdas)11% (perdas) Edifica Edificaççõesões Fonte: EPE - ONS Pág. 64 Prof. Marco Valentim© Existem dois tipos de Potência: DISSIPADA (por Efeito Joule): P = R x i2 ÚTIL (a usada realmente para realizar Trabalho): P = V x i ���� A soma das duas será a potência total do circuito. Eficiência de um aparelho elEficiência de um aparelho eléétricotrico Ptotal = Pdissipada + Pútil Pág. 65 Prof. Marco Valentim© • A relação entre a potência útil e a potencia elétrica total fornecida ao aparelho é denominada eficiência (%). Eficiência de um aparelho elEficiência de um aparelho eléétricotrico ���� Qual a sua análise sobre a fórmula apresentada? Pág. 66 Prof. Marco Valentim© • Voltímetro • Amperímetro • Ohmímetro Instrumentos BInstrumentos Báásicos de Medisicos de Mediççãoão Pág. 67 Prof. Marco Valentim©• Uma grandeza é uma propriedade de um corpo susceptível de ser medida, ou seja, à qual pode se atribuir um valor numérico. • Baseado nisso, existem também as grandezas elétricas, tais como tensão, corrente ou resistência, além de muitas outras. • As grandezas elétricas podem ser medidas pelos chamados instrumentos eletrônicos. • A seguir, serão explicados os Voltímetros, Amperímetros e Ohmímetros. GrandezasGrandezas Pág. 68 Prof. Marco Valentim© • Voltímetro é um aparelho cuja finalidade é a medição de tensão elétrica. • Pode medir tanto tensão contínua como tensão alternada e unidade utilizada é o Volt. • Os portáteis são dotados de duas pontas de prova de acesso ao exterior, através das quais se pode medir a tensão aos terminais de uma fonte de tensão constante, entre dois quaisquer pontos de um circuito elétrico, ou ente um ponto e uma referência. • Ele pode ser usado para medições de pequeno valor, tais como de uma pilha (1,5V) ou bateria de um carro (12V) até tensões mais elevadas, como a presente nas tomadas residenciais. VoltVoltíímetrometro Pág. 69 Prof. Marco Valentim© • Os voltímetros inicialmente eram analógicos; entretanto, as tecnologias se aperfeiçoaram e foram criados os digitais. VoltVoltíímetrometro Pág. 70 Prof. Marco Valentim© • A ligação de um voltímetro ao circuito é de tipo paralelo. • Isto quer dizer que durante a medição o instrumento constitui um caminho paralelo ao elemento ou circuito a diagnosticar. • Um voltímetro ideal realiza a medição da tensão sem absorver qualquer corrente elétrica (resistência infinita = muito alta), característica que garante a sua não interferência no circuito. (“não passa corrente pelo Voltímetro”) VoltVoltíímetrometro Voltímetro Ideal Pág. 71 Prof. Marco Valentim© • O voltímetro deve ser ligado em paralelo ao componente a ser medido. VoltVoltíímetrometro Pág. 72 Prof. Marco Valentim© ����A graduação da escala deverá ser maior que a tensão a ser medida. ����A leitura deve ser a mais próxima possível do meio da escala. ����No caso de um voltímetro analógico, ajustar o “zero” (sempre na ausência de tensão). ����Obedecer a posição de utilização (trabalho) indicada no aparelho. Cuidados na utilizaCuidados na utilizaçção do VOLTão do VOLTÍÍMETROMETRO Pág. 73 Prof. Marco Valentim© • Os amperímetros inicialmente eram analógicos; entretanto, as tecnologias se aperfeiçoaram e foram criados os digitais. AmperAmperíímetrometro Alicate Amperímetro mede a corrente sem precisar “cortar o fio”. Pág. 74 Prof. Marco Valentim© • Amperímetro é um aparelho cuja finalidade é a medição de corrente elétrica. • Pode medir tanto corrente contínua como corrente alternada e unidade utilizada é o Ampère. • Dependendo da qualidade do aparelho (analógico ou digital), pode possuir várias escalas que permitem seu ajuste para medidas com a máxima precisão possível. • Na medição de corrente contínua, deve-se ligar o instrumento (do tipo analógico) com o pólo positivo no ponto de entrada da corrente convencional, para que a deflexão do ponteiro seja para a direita. AmperAmperíímetrometro Pág. 75 Prof. Marco Valentim© • O amperímetro deve ser ligado sempre em série, para medir a corrente que passa por determinada região do circuito. • Para isso o amperímetro deve ter sua resistência interna muito pequena (resistência zero = muito baixa). • Se sua resistência interna for muito pequena, comparada às resistências do circuito, consideramos o amperímetro como sendo ideal. AmperAmperíímetrometro Amperímetro Ideal Pág. 76 Prof. Marco Valentim© • O amperímetro deve ser ligado em série com o circuito. AmperAmperíímetrometro i Pág. 77 Prof. Marco Valentim© ����A graduação da escala deverá ser maior que a corrente a ser medida. ����A leitura deve ser a mais próxima possível do meio da escala. ����No caso de um amperímetro analógico, ajustar o “zero” (sempre na ausência de corrente). ����Obedecer a posição de utilização (trabalho) indicada no aparelho. Cuidados na utilizaCuidados na utilizaçção do AMPERão do AMPERÍÍMETROMETRO Pág. 78 Prof. Marco Valentim© • Ohmímetro é um aparelho utilizado para medir resistências em um circuito, aplicando uma diferença de potencial (ddp) sobre o resistor e medindo a corrente que o percorre. • Ele deve ser ligado em paralelo com o elemento ou associação que se deseja medir a resistência elétrica. • O resistor precisa ser desconectado do circuito ao qual está ligado para ter sua resistência (Ω) medida por um ohmímetro. • Diferentemente da tensão e da corrente, a resistência não “queima” o aparelho de teste caso a escala selecionada não seja compatível com o valor da resistência a ser medida. OhmOhmíímetrometro Nunca ligar o Ohmímetro a um circuito sob tensão ! Pág. 79 Prof. Marco Valentim© ΩΩΩΩ •Ohmímetro ligado aos terminais de um resistor. OhmOhmíímetrometro Resistor Pág. 80 Prof. Marco Valentim© ���� Nunca medir resistências em circuitos energizados, ou seja, no caso de medir resistências que fazem parte de um circuito este deve ser desligado e descarregado. ���� Como o ohmímetro tem uma fonte de tensão nele incorporada, é necessário certificar-se que esta tensão não danifica o componente que está sendo medido. ���� Não se deve tocar com as mãos os terminais do componente em teste para não colocar em derivação a resistência do próprio corpo. ���� A graduação da escala deverá ser sempre maior que a resistência a ser medida. ���� A leitura deve ser a mais próxima possível do meio da escala. ���� Realizar o ajuste do zero do ohmímetro analógico. (curto-circuitar os terminais). Cuidados na utilizaCuidados na utilizaçção do OHMão do OHMÍÍMETROMETRO Pág. 81 Prof. Marco Valentim© • Multímetro (ou multitester) é o aparelho que reúne todas as funções que vimos até agora. Ou seja, ele é usado para medir corrente elétrica, tensão e resistência elétrica (Ω). • A função do multímetro pode ser escolhida através da chave seletora localizada abaixo do painel. • Existem dois tipos de multímetros: o analógico (de ponteiro) e o digital (de visor de cristal líquido ou LCD). • Cada um tem sua vantagem: o analógico é melhor para testar a maioria dos componentes enquanto o digital é melhor para medir tensões e testar resistores. MultMultíímetrometro Pág. 82 Prof. Marco Valentim© MultMultíímetrometro Pág. 83 Prof. Marco Valentim© RESISTÊNCIA TENSÃO ALTERNADA DIODO e TRANSISTOR CORRENTE CONTÍNUA TENSÃO CONTÍNUA MultMultíímetrometro Pág. 84 Prof. Marco Valentim© FONTE: http://www.fsc.ufsc.br/~tati/webfisica/eletricos/icf2_mod4_aula8/aula8_experim7.swf SSIMULADOR: MultIMULADOR: Multíímetrometro Pág. 85 Prof. Marco Valentim© Mostre esquematicamente como devem ser feitas as ligações de um voltímetro para medir a tensão no resistor R3.EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 86 Prof. Marco Valentim© Mostre esquematicamente como devem ser feitas as ligações de um amperímetro para medir a corrente que flui através de R2.EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 87 Prof. Marco Valentim© Mostre esquematicamente como devem ser feitas as ligações de um voltímetro e um amperímetro para medir a potência dissipada em R2.EXERCEXERCÍÍCIOCIO Pág. 88 Prof. Marco Valentim© Mostre esquematicamente como devem ser feitas as ligações de um voltímetro e um amperímetro para medir a potência dissipada em R5.EXERCEXERCÍÍCIOCIO
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