Atividades estruturadas 1 13

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DISCIPLINA: Eletricidade Aplicada 						2016.1
Atividade estruturada nº1		Conceitos Básicos
*Descreva o processo de condução da corrente elétrica em um material condutor de corrente elétrica.
Em geral, o processo de condução elétrica acontece nos metais. Este tipo de substância possui um bom ordenamento em sua estrutura cristalina e também elétrons livres que podem se locomover através da rede de átomos. Os elétrons se movimentam em virtude das diferenças de potencial aplicadas nas extremidades deste material. Estas diferenças de potencial surgem devido à falta de elétrons em algumas regiões e à sobra de elétrons em outra região. A diferença de potencial está associada às forças de atração entre as cargas elétricas. Ou seja, a região de carga positiva, onde faltam elétrons, atrai os elétrons, de carga negativa.
1 - Como se chama a lei que relaciona as três grandezas básicas em um circuito elétrico e quais são essas três grandezas?
A Lei de Ohm. 
As três grandezas são: tensão, corrente e resistência.
2 - 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?
3 - Qual é a característica principal da estrutura atômica de um material que faz com que ele seja bom condutor de eletricidade?
Nos condutores metálicos, existe, movimentando-se desordenadamente, uma verdadeira nuvem de elétrons, os elétrons livres. Eles são assim chamados porque pertencem à última camada da eletrosfera do átomo a que estão ligados, sendo essa ligação muito fraca, isto é, a força de atração eletrostática exercida pelo núcleo atômico não é suficiente para manter o elétron fortemente ligado ao átomo. Então, o elétron migra com certa facilidade de um átomo para outro. É isso que faz com que o material seja bom condutor elétrico.
Atividade estruturada nº2		Resistividade de um material
Faça uma pesquisa sobre a resistividade de um material condutor de eletricidade e a influência da temperatura na variação de sua resistência elétrica. 
A resistência de qualquer material é devida fundamentalmente a quatro fatores:
Material, comprimento, área de corte transversal e temperatura do material.
 
Os condutores possuem um grande número de elétrons livres, e qualquer acréscimo de energia térmica tem um impacto muito pequeno sobre o número total de portadores de carga livres. Na verdade, a energia térmica apenas provoca um aumento da vibração dos átomos do material, aumentando a dificuldade do fluxo de elétrons em qualquer direção estabelecida. O resultado é que nos bons condutores, o aumento da temperatura resulta em um aumento no valor da resistência. Consequentemente, os condutores têm um coeficiente de temperatura positivo.
A partir desta pesquisa determine o valor da resistência elétrica de um condutor de alumínio, com comprimento de 2750m e seção circular com 2,8mm de diâmetro, na temperatura de 48 °C. Repita os cálculos para a temperatura de 64 °C.
Considerando:
Material	Resistividade 	Coeficiente Térmico
ρ = [Ω.m] α = [°C -1]
Alumínio	2,92 x 10-8	0,00390
R=ρ ×L/S
R=2,92×〖10〗(-8) ×2750/(π×r2 )
R=2,92×〖10〗(-8) ×2750/(3,14×〖(1,4 ×〖10〗(-3))〗2 ) = 18,27 Ohms
Rf=Ri ×(1+ α∆θ)
Rf=18,27 ×(1+ 0,00390 ×(48-20)) = 20,25 Ohms 
Rf=18,27 ×(1+ 0,00390 ×(64-20)) = 21,40 Ohms
A resistência elétrica em 48 °C será de 20,25 Ohms e em 64 °C será de 21,40 Ohms.
Atividade estruturada nº3		Multímetro
Fazer uma pesquisa sobre multímetros digitais e analógicos e descrever as vantagens e desvantagens de cada um deles em relação ao outro.
Multímetro Digital:
Display de cristal líquido
Melhor para medir tensões e resistores
Multímetro Analógico:
Ponteiro
Melhor para testar a maioria dos componentes eletrônicos
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.
Um multímetro digital oferece a facilidade de mostrar diretamente em seu visor o valor numérico da grandeza medida, sem termos que ficarmos fazendo multiplicações (como ocorre no analógico).
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, ele seleciona a grandeza e a escala que esta sendo medida automaticamente. Uma coisa muito importante ao usar um multímetro digital é saber selecionar a escala correta para a medição a ser feita.
Para medirmos uma tensão, por exemplo, é necessário que conectemos as pontas de prova em paralelo com o ponto a ser medido. Se quisermos medir a tensão aplicada sobre uma lâmpada devemos colocar uma ponta de prova de cada lado da lâmpada, isto é uma ligação em paralelo.
Cuidados na Utilização do Voltímetro:
A graduação máxima da escala deverá sempre ser maior que a tensão máxima que se deseja medir. 
Procura fazer a leitura mais próxima possível do meio da escala, para que haja maior precisão. 
O ajuste de zero deve ser feito sempre que for necessário com ausência de tensão. 
Evitar qualquer tipo de choque mecânico. 
Usar o voltímetro sempre na posição correta, para que haja maior precisão nas leituras. 
Caso o voltímetro tenha polaridade, o lado (+) do mesmo deve ser ligado ao pólo positivo da fonte e o lado (-) do aparelho com o negativo da fonte.
Cuidados na utilização do ohmímetro:
A graduação máxima da escala deverá ser sempre maior que a resistência máxima que se deseja medir. 
Ajustar o ohmímetro a zero toda vez que se for medir uma resistência. 
A resistência deve ser medida sempre com ausência de corrente e desconectada do circuito. 
Evitar choque mecânico do aparelho. 
Usar o aparelho sempre na posição correta, para minimizar erros de medição.
Descrever também como se faz e os cuidados a serem tomados para a medição de corrente elétrica. 
A graduação máxima da escala deverá ser sempre maior que a corrente máxima que se deseja medir. 
Procurar utilizar uma escala, onde a leitura da medida efetuada seja o mais próximo possível do meio da mesma. 
Ajustá-lo sempre no zero, para que a leitura seja correta (ajuste feito com ausência de corrente). 
Evitar choques mecânicos com o aparelho. 
Não mudar a posição de utilização do multímetro, evitando assim leituras incorretas. 
Obedecer à polaridade do aparelho, se o mesmo for polarizado. O pólo positivo (+) do amperímetro ligado ao pólo positivo da fonte e o pólo negativo (-) ao pólo negativo do circuito.
Atividade estruturada nº4		Circuito Série
TURMA: 1014
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 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 Ωou pode ter 15 Ω. 
Atribuir o valor a cada fonte de tensão E1 e E2.
Atribuir o valor a cada resistor R1, R2, R3, e R4.
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 nº5		Lei de Ohm
Construa um gráfico V x I com os dados da tabela abaixo e a partir do gráfico determine o valor da resistência R.
	V (V)
	0
	2
	4
	6
	8
	10
	12
	 I (mA)
	0
	2,94
	5,88
	8,82
	11,77
	14,71
	17,65
Atividade estruturada nº6Circuito Paralelo
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.
Atividade estruturada nº7		Potência Elétrica em CC
Considere uma fonte de tensão contínua de valor ajustável em série com um resistor de 100Ω.
R= 100Ω
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 .
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.
	TENSÃO (V)
	0
	2
	4
	6
	8
	10
	POTÊNCIA(W)
	0
	0,04
	0,16
	0,36
	0,64
	1
Construa um gráfico da potência dissipada em função da tensão aplicada no resistor de 100Ω. 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.
A curva obtida é linear? Não.
Usando o gráfico obtido, determine a tensão para a potência dissipada de 500 mW.
Atividade estruturada nº8	
CIRCUITO SÉRIE-PARALELO, CURTO CIRCUITO E CIRCUITO ABERTO
Para o circuito mostrado na figura abaixo:
1. Determine a corrente I
2. Calcule a tensão de circuito aberto V
Req= 3 Ω+6 Ω+8 Ω= 17 Ω
18V+20V= 38V
I=38V/17 Ω= 2,23A
V1=6 Ω*2,23A = 13,98V
V2=3 Ω*2,23A = 6,99V
V3= 8 Ω*2,23A = 18064 V
Vab= 13,98+20= 38,98V
Atividade estruturada nº9	VALOR EFICAZ DE TENSÃO ALTERNADA PERIÓDICA
Para a forma de onda mostrada na figura abaixo, determine o valor eficaz da tensão:
Vef= =
A1 =
A2 =
A3 =
A4 =
Vef= = = 3,67Vef
Atividade estruturada nº10		IMPEDÂNCIA EM CA
Para o circuito mostrado abaixo, determine a impedância total equivalente na forma retangular, na forma polar e a corrente I resultante:
Z1= (18+j12) Ω
Z2= 20 Ω∟32°
A:20 cos 32°= 16,96	
B: 20sen 32°= 10,6
(16,96+j10,6) + (18+j12) = 
 Zt= (34,96+j22,6) Ω
C²=34,96²+22,6²
C=41,62		arctg 22,6/34,96 = 32,88
I= 120V∟0°/41,62 Ω∟32,88
I= 2,88A∟-32,88°
Atividade estruturada nº11		FASORES DIAGRAMA FASORIAL
Para o circuito mostrado abaixo, determine as correntes I1, I2 e I3. Com os valores da tensão e das correntes na forma polar, trace o diagrama fasorial.
Z1 = 50 Ω /42°
Z2 = (40 + j35) Ω
Z3 = 35 – j50) Ω
I= V/R
150V∟0°/ 50 Ω∟42°= 3A∟-42°
150V∟0°/ 53,15 Ω∟-41,18°= 3A∟-42°
150V∟0°/ 61,03 Ω∟-55°= 3A∟-42°
Atividade estruturada nº12		POTÊNCIA EM CA
Para o circuito mostrado abaixo, cuja impedância Z equivalente foi calculada na atividade estruturada nº 10, calcule a potência aparente S, a potência ativa P e a potência reativa Q.
Faça o diagrama do triângulo das potências.
Zt= (18+J12) Ω + (16,96+10,59) Ω = (34,96+J22,59) Ω
Passando para a forma polar:
41,62 Ω∟32,86°
I= 120V∟0°/ 41,62 Ω∟32,86°
I= 2,88A∟-32,86°
S= Z * I² = 41,62*(2,88) ²= 345,2VA; P= S cos 32,86= 289,96W; Q= S sen 32,86= 187,3 VAr
Atividade estruturada nº13	FATOR DE POTÊNCIA E CORREÇÃO DE FATOR DE OTÊNCIA
Para o circuito mostrado abaixo, cuja impedância total equivalente Z e corrente I foram calculadas na atividade estruturada nº 10, calcule o fator de potência e a potência reativa capacitiva necessária para corrigir o fator de potência para 0,92.
Zt= (18+J12) Ω + (16,96+10,59) Ω = (34,96+J22,59) Ω
Passando para a forma polar:
41,62 Ω∟32,86°
I= 120V∟0°/ 41,62 Ω∟32,86°
I= 2,88A∟-32,86°
S= Z * I² = 41,62*(2,88) ²= 345,2VA
Corrigindo fator de potência para 0,92:
FP= P/S; 0,92= P/345,2VA = 317,584W
cosϴ= 0,92 = 23,07°
Q= S sen 23,07°= 135,26VAr