Eletrotécnica Geral - conceitos basicos

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ELETROTÉCNICA GERAL
Wil Lavor L. Camboim
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ENGENHARIA CÍVIL
CONCEITOS BÁSICOS
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Tensão: força que impulsiona os elétrons livre nos fios (unidade: V)
Corrente: movimento ordenado dos elétrons nos condutores (unidade:Ampere –A).
CONCEITOS BÁSICOS
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Potência: efeitos gerados pela TENSÃO e CORRENTE.
P (VA) = U (V) x I (A)
GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO
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GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO
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GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO
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GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO
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CORRENTE ELÉTRICA
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Corrente Elétrica é o movimento ordenado, isto é, com direção e sentido preferenciais, de portadores de carga elétrica
Condutores:-Metais;-Soluções Eletrolíticas;-Gases Ionizantes.
A corrente elétrica é causada pela Diferença de Potencial (ddp) ou Tensão Elétrica.
CORRENTE ELÉTRICA
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Gerador Elétrico repõe a energia potencial pedida pelos elétrons, através de alguma modalidade de energia que será transformada
CORRENTE ELÉTRICA
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O sentido da corrente elétrica é, por convenção, o oposto ao sentido preferencial em que se móvel os portadores de carga elétrica negativa
A Intensidade da Corrente Elétrica através da secção considerada é o quociente do módulo da carga elétrica que atravessa a secção pelo intervalo de tempo em que isso ocorre
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GRÁFICO DA CORRENTE ELÉTRICA
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Gráfico i x t Gráfico Corrente Contínua
Gráfico Corrente Alternada Gráfico Corrente Alternada (60Hz)
CONTINUIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA
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A Continuidade da Corrente Elétrica garante que a sua intensidade será a mesma em qualquer secção, ainda que se tinha secção transversal variável.
EXERCÍCIOS – Lista 01
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1.A secção normal de um condutor é atravessada pela quantidade de carga ିସC, no intervalo de tempo de ିଶa)Qual a intensidade da corrente elétrica que atravessa essa secção nominal?b)Quantos elétrons atravessam essa secção normal nesse intervalo de tempo? 
2.A secção normal de um condutor é atravessada, em média, por ଼ elétrons por segundo.a)Qual a carga elétrica que atravessa essa secção em 1 mim?b)Qual a intensidade da corrente elétrica que atravessa a secção? 
3.Um fio de cobre é percorrido por uma corrente elétrica constante de intensidade 10A.a)Qual a carga elétrica que atravessa uma secção transversal do condutor durante 1 segundo?b)Qual a quantidade de elétrons que atravessa a citada secção, durante 1 segundo?
EXERCÍCIOS – Lista 01
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4.Três fios condutores de cobre, F1, F2 e F3, estão interligados por solda, conforme mostra a figura, e são percorridas pelas correntes elétricas de intensidade e sentido apresentados.a)O sentido e a intensidade da corrente elétrica no Fio F3;b)A quantidade de elétrons livres que passa na secção transversal do fio F3 em cada segundo, considerando a carga elementar. 
EXERCÍCIOS – Lista 01
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5. A figura ilustra fios de cobre interligado. Qual a intensidade e o sentido das corrente elétricas em i1 e i2
6. A intensidade da corrente elétrica que passa por um condutor varia com o tempo de acordo com o gráfico abaixo, determine:a)O módulo da carga elétrica total que passa pelo condutor nos 8sb)A intensidade média da corrente elétrica nesse intervalo de tempo.
EXERCICIOS – Lista 01
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7. O circuito mostrado na figura é formado por uma bateria e cinco lâmpadas. O numero ao lado de cada lâmpada indica a corrente que passa por ela em amperes. Qual a corrente que passa pelo ponto x?
8. Calcule a corrente exigida por uma lâmpada de 60 W cuja especificação de funcionamento é de 110 V. Calcule ainda a corrente exigida caso a lâmpada tenha uma potência de 150 W. O que aconteceria se passássemos a operar as lâmpadas em uma tensão de 220 V?
RESISTORES
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Resistores são componentes elétricos destinados, em geral, a limitar a intensidade da corrente elétrica. 
Lei de OHM:
Unidade: Ω (ohm)
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POTÊNCIAS
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Potência Ativa: potência responsável pela realização de trabalho.Unidade: Watt (W).
Potência Reativa: usada para criar o campo eletromagnético das cargas.Unidade: Volt-Ampere Reativo (VAr).
Potência Aparente: soma vetorial das Potência Ativa e Reativa.Unidade: Volt-Ampere (VA)
CONSUMO ENERGÉTICO
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O consumo de energia é baseado em quilowatt-hora
ESPECIFICAÇÃO DE EQUIPAMENTOS
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Exercício – Lista 02
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1. Um ferro elétrico ligado em 220V opera com uma potência igual a 5500W.a) Qual a corrente nominal do ferro em funcionamento?b) Qual o valor da resistência utilizada pelo equipamento?c) Qual o consumo de energia durante 1 hora e meia de utilização?d) Considerando uma tarifa de R$ 0,55 e uma taxa de impostos de 30%, quanto pagaríamos ao final do mês considerando a utilização acima uma vez por semana?
2. Considerando o chuveiro com as características abaixo, instalado em João Pessoa na função inverno, determine:a) A corrente de operaçãob) O Valor da resistênciac) O consumo energético em 1 mês, considerando uma família de três pessoa, que tomam em média 2 banhos por dia, cada uma.
Exercício – Lista 02
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3. Qual o fator de potência de um motor cuja potência ativa é 2100W e a potência aparente é 3000W?
4. Uma corrente de 7 A está atrasada em relação a uma tensão de 220 V em 30°. Qual é o fator de potencia e a potência aparente consumida pela carga?
5. Um motor opera com um FP de 85% consumindo 300 W de uma linha de 120 V. Qual a corrente consumida? Resp. I=2,94A
6. A potencia de uma circuito é 300 W. O FP é 85%. Desenhe o triangulo de potência.
ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
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Associação em Série: os resistores são interligados de modo a constituir um único trajeto condutor, mantendo a corrente elétrica com a mesma intensidade (principio da continuidade da corrente elétrica)
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ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
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Associação em Paralelo: os resistores são submetidos a mesma fonte tensão
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CURTO CIRCUITO
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Dois pontos estão em Curto Circuito quando quando estão interligados por um condutor de resistência desprezível, praticamente anulando a diferença de potencial entre eles;
Exercício – Lista 03
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1.Calcule a tensão necessária para que uma corrente de 10 A, circule pelo circuito abaixo: (Resp.: 100V)
2.Na figura abaixa uma bateria de 12V fornece uma corrente de 2A. Se R2 = 2Ω, calcule R1 e V1: (Resp.: 4Ω/ 8V)
Exercício – Lista 03
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3.Os ramos de circuito num sistema de fiação doméstica são paralelos. Liga-se ao circuito de cozinha, uma torradeira, uma cafeteira elétrica e uma panela de frituras. Sendo a tensão na linha e as respectivas correntes indicadas na figura, calcule: (a) A corrente total na linha principal; (b) A tensão em cada eletrodoméstico; (c) A resistência total do circuito.
4. Calcule i e R nos circuitos abaixo. (Resp.: 8A e 500Ω/ 12A e 10Ω)
Exercício – Lista 03
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5. A figura representa esquematicamente a parte elétrica de um chuveiro, cuja chave oferece 3 opções: desligado, verão e inverno. Associe essas opções as possíveis posições (A, B ou C) da chave. Explique.
6. O valor das resistências do circuito representado abaixo são: R=8Ω, r1=2Ω e r2=0,4Ω. A resistência equivalente entre os pontos M e N é? (Resp.: 1Ω)
Exercício – Lista 03
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7. Determine a resistência equivalente entre os pontos P e Q. (Resp.: R/3 e 3R/5)
GERADORES
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Geradores fornecem energia ao circuito elétrico, fruto da conversão de alguma outra modalidade de energia.
Equação do gerador:
௖௖Corrente de Curto Circuito (U=0):
Gerador ideal (r=0): 
ASSOCIAÇÃO DE GERADORES
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Associação em Série: força eletromotriz (ddp) se somam. A resistência interna também se somam.
ଵ ଶ ଷTensão total do sistema: 
Associação em Paralelo: redução na corrente do gerador (prolonga a vida útil do gerador). Redução da resistênciainterna (maior estabilidade na tensão de operação)
EXERCÍCIO – Lista 04
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1.Uma lâmpada é ligada a uma associação de quatro pilhas de 1,5 V, supostas ideais, de quatro maneiras, representadas nas figuras seguintes. Qual é a ddp (U) entre os terminais da lâmpada em cada ligação? (Resp.: 1,5; 0; 3; 12 V) 
2.Calcule a força eletromotriz e a resistência elétrica equivalente da associação de geradores em que A e B são terminais. (Resp.: 0,21Ω, 36V)
3.Quantas pilhas de 1,5 V de força eletromotriz e 0,3Ω de resistência interna devem ser associadas em série para que um pequeno motor de corrente contínua, ligados aos terminais da associação se submeta a uma tensão de 6 V? Sabe-se que esse motor , quando recebe 6 V é percorrido por uma corrente de intensidade de 1 A. (Resp.: 5)
EXERCÍCIO – Lista 04
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4.Uma célula nova de zinco-carbono tem uma tensão de 1,5 V. Uma bateria formada por 30 dessas células ligadas em série apresenta, após algum tempo, uma tensão sem carga 15% menor. Qual a tensão sem carga da célula? E da bateria? (Resp.: 1,2 V; 38,2 V)
5. Uma bateria tem uma saída de 12 V em circuito aberto. Com uma corrente de carga de 1 A , essa tensão cai para 11,5 V. Calcule a resistência interna. (Resp.: 0,5Ω)
6. Uma bateria descarregada contendo três células conectadas em série apresenta uma tensão de circuito aberto de 1,8V por célula. Cada célula tem uma resistência interna de 0,1Ω. Qual a tensão mínima da bateria que numa operação de carga apresenta uma corrente nominal de 10 A? (Resp.: 8,4V)
7. Para um circuito alimentado por uma célula de chumbo ácido de 6V, com uma resistência interna de 0,02Ω, foi especificado um disjuntor com capacidade de proteção para corrente de curto circuito de até 3kA. Esse dispositivo vai conseguir proteger o circuito em um possível curto circuito?
CONTINUIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA
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