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Unidade 1 – Conceitos básicos de circuitos em corrente contínua Conceitos básicos de: corrente elétrica, tensão elétrica, resistência elétrica e Lei de Ohm. Sai da bateria; Passa pelos condutores; Passa pelas chaves; Caminha pelos componentes da lâmpada; Retorno a bateria pelo condutores; Continua o percurso em um processo contínuo. CIRCUITO ELÉTRICO Todo percurso elétrico que pode ser representado por um caminho fechado. É um caminho fechado por condutores elétricos ligados a uma carga elétrica e a uma fonte fornecedora de energia. GERADOR CARGA CARGA ELÉTRICA Fonte de energia Aparelho consumidor de energia. Condutor CIRCUITO ELÉTRICO CIRCUITO ELÉTRICO A fonte de energia é que produz energia elétrica a partir de outra forma de energia. CIRCUITO ELÉTRICO A carga elétrica é aquela que emprega a energia elétrica com a função de transformá-la em outra forma de energia. GERADOR CARGACARGA Para que a carga seja desligada é Necessário interromper o fluxo da corrente. A chave mostrada no circuito é o dispositivo de manobra do circuito. CIRCUITO ELÉTRICO Vejamos o circuito abaixo. CIRCUITO ELÉTRICO O dispositivo de manobra é um componente ou elemento que nos permite manobrar ou operar um circuito. O dispositivo de manobra permite ou impede a passagem da corrente elétrica pelo circuito. VARIAÇÕES DO CIRCUITO ELÉTRICO O circuito fechado é aquele que tem continuidade, neste a corrente elétrico pode circular. VARIAÇÕES DO CIRCUITO ELÉTRICO O circuito desligado é aquele em que o dispositivo de manobra encontra-se na posição de desligado. VARIAÇÕES DO CIRCUITO ELÉTRICO O circuito desenergizado é aquele em que a fonte geradora está desconectada do circuito. VARIAÇÕES DO CIRCUITO ELÉTRICO O condutor elétrico é responsável por fazer o elo entre a carga elétrica e a fonte geradora, permitindo a circulação de corrente elétrica. GRANDEZAS ELÉTRICAS Altura Peso Volume TEMOS UMA DIFERENÇA DE NÍVEL D’ÁGUA Se abrirmos o registro TENSÃO ELÉTRICA NÃO HÁ MAIS DESNÍVEL. TENSÃO ELÉTRICA De acordo com a analogia anterior para termos um movimento de água, é necessário um desnível de água (pressão). Podemos dizer o mesmo sobre o movimento dos elétrons, para que haja movimento é necessário termos uma pressão elétrica, a esta pressão chamamos de tensão elétrica ou diferença de potencial (ddp). TENSÃO ELÉTRICA Definição: É a pressão exercida aos elétrons para que estes se movimentem no interior de um condutor Símbolo: V Unidade: Volts (V) TENSÃO ELÉTRICA Aparelho de medida da tensão elétrica - Voltimetro V Atenção: o voltimetro deve ser inserido em paralelo com a carga. TENSÃO ELÉTRICA Entre os bornes das fontes geradores de energia elétrica existe uma diferença de potencial sempre a fonte estiver em funcionamento. TENSÃO ELÉTRICA Definição: Corrente elétrica é o movimento ordenado de portadores de carga. Em nosso estudo, fluxo de elétrons por unidade de tempo. CORRENTE ELÉTRICA Como obter uma corrente elétrica? Para obtermos uma corrente é necessário um circuito elétrico, assim, precisamos de três componentes, quais seriam? Gerador Orienta o movimento dos elétrons. Condutor Assegura a transmissão da energia elétrica. Carga Utiliza a corrente elétrica transformado-a em trabalho. CORRENTE ELÉTRICA Aparelho de medida da corrente elétrica - Amperímetro A Atenção: o amperímetro deve ser inserido em série com a carga. CORRENTE ELÉTRICA Qual a quantidade de carga que atravessa uma seção reta transversal de um fio condutor no qual há uma corrente de 5A durante 1 hora. CORRENTE ELÉTRICA - EXEMPLIFICANDO CQtQ tQ dtQ t Q I 000.183600.55 5 5 Em um fio condutor circula uma corrente alternada I = 5cos(120¶t)(A). Qual a quantidade de carga que atravessa uma seção reta transversal do fio entre os instantes [0;1/240]. CORRENTE ELÉTRICA - EXEMPLIFICANDO Csensen tsen Q dttdQ dttdQ dt dQ I 120 5 0 2120 5 120 )120(5 )120cos(5 )120cos(5 240/1 0 240 1 0 Comparando os valores de corrente das duas lâmpadas diferentes. Lâmpada A Corrente: 0,5 A Lâmpada B Corrente: 1,0 A A lâmpada A possui menor corrente, desta forma oferece maior resistência a passagem de corrente em relação a lâmpada B RESISTÊNCIA ELÉTRICA Podemos concluir o seguinte: Quanto maior a corrente menor a resistência e quanto menor a corrente maior a resistência elétrica. Veja o seguinte: I V R Se “I” é grande R é pequeno R V I Se “R” é grande I é pequeno RESISTÊNCIA ELÉTRICA Qual a porta que oferece maior resistência ao fluxo de pessoas? Fluxo de pessoas: corrente elétrica Comprimento da porta: resistência Quanto maior o comprimento da porta mais fácil a passagem, menor a resistência a este fluxo. RESISTÊNCIA ELÉTRICA Definição: É a oposição a passagem da corrente elétrica. Os resistores são componentes utilizados nos circuitos com a finalidade de limitar a corrente elétrica. Símbolo: R Unidade: Ohm () 1 Volt por Ampere. RESISTÊNCIA ELÉTRICA Nos diagramas de circuitos elétricos um resistor é representado conforme abaixo. RESISTÊNCIA ELÉTRICA Façamos uma analogia com a água. Temos dois canos de água. Em qual destes a água passa com maior facilidade? RESISTIVIDADE OBSERVE O BRILHO DA LÂMPADA DO CONDUTOR LONGO Profº Engº Robson Dias Ramalho robsonramalho@hotmail.com Quanto maior o comprimento do condutor menor a intensidade da corrente elétrica. RESISTIVIDADE Façamos uma analogia com a água. Temos dois canos de água. Em qual destes a água passa com maior facilidade? RESISTIVIDADE OBSERVE O BRILHO DA LÂMPADA DO CONDUTOR FINO Quanto maior a seção do condutor maior a intensidade da corrente elétrica. RESISTIVIDADE Façamos uma analogia com a água. Temos dois canos de água. Em qual destes a água passa com maior facilidade? RESISTIVIDADE NIQUEL CROMO COBRE OBSERVE O BRILHO DAS DUAS LÂMPADAS Alguns materiais oferecem maior ou menor resistência a passagem da corrente elétrica. A estas resistências damos o nome de resistividade ou resistência específica, representada pela letra grega (rô) RESISTIVIDADE Conclusão: Maior comprimento do condutor Maior resistência Maior seção do condutor Menor resistência Dependendo da resistividade do material podemos ter maior ou menor resistência. RESISTIVIDADE Assim, temos: A l R . R - Resistência elétrica do condutor ( ); - Resistividade do condutor ( .mm2/m ); l - Comprimento do condutor ( m) e s - Seção do condutor (mm2). RESISTIVIDADE Abaixo temos três condutores cilíndricos de cobre com os respectivos valores do comprimento e da área da seção reta. Coloque na ordem crescente da corrente que os atravessa quando a mesma diferença de potencial é aplicada às suas extremidades. RESISTIVIDADE - EXEMPLIFICANDO Condutor 1 Área A Comprimento L Condutor 2 Área A/2 Comprimento 1,5L Condutor 3 Área A/2 Comprimento L/2 A l R . RESISTIVIDADE - EXEMPLIFICANDO Condutor 1 Área A Comprimento L Condutor 2 Área A/2 Comprimento 1,5L A L R .1 2/ 5,1 .2 A L R A L x A l R .3 1 25,1 .2 12 3RR RESISTIVIDADE - EXEMPLIFICANDO Condutor 1 Área A Comprimento L Condutor 2 Área A/2 Comprimento 1,5L Condutor 3 Área A/2 Comprimento L/2 A L R .1 12 3RR 2/ 2/ .3 A L R A L R 2 2 .3 133 . RR A L R RESISTIVIDADE - EXEMPLIFICANDO Condutor 1 Área A Comprimento L Condutor 2 Área A/2 Comprimento 1,5L Condutor 3 Área A/2 Comprimento L/2 A L R .1 12 3RR 13 RR R V I 1 31 R V II RR 313 1 2 R R I xR V I Abaixo temos a variação da resistividade do cobre com a temperatura. RESISTIVIDADE E TEMPERATURA T0 é uma temperatura de referência, T0 = 293K, e é a resistividade a essa temperatura. Para o cobre tem-se: α Coeficiente de resistividade. Relaciona a variação da resistência com a variação da temperatura sofrida. RESISTIVIDADE E TEMPERATURA 0 mx .1069,1 80 )0(00 TT RESISTIVIDADE E TEMPERATURA 0 mx .1069,1 80 )0(00 TT Facilidade encontrada pela corrente elétrica em percorrer um material. Podemos dizer então que a condutância é o inverso da resistência. CONDUTÂNCIA RESISTÊNCIA CONDUTÂNCIA RESISTÊNCIA Cobre Plástico CONDUTÂNCIA ELÉTRICA Facilidade encontrada pela corrente elétrica em percorrer um material. Podemos dizer então que a condutância é o inverso da resistência. Unidade: Siemens. R G 1 CONDUTÂNCIA ELÉTRICA Microampere Miliampere Ampere Kiloampere Megampere 0,000001 (A) 0,001 (A) 1 1000 (A) 1000000 (A) µA mA A kA MA Microvolt Milivolt Volt Kilovolt Megavolt 0,000001 (V) 0,001 (V) 1 1000 (V) 1000000 (V) µV mV V kV MV Microohm Miliohm Ohm Kilohm Megaohm 0,000001 (Ω) 0,001 (Ω) 1 1000 (Ω) 1000000 (Ω) µΩ mΩ Ω kΩ MΩ MULTIPLOS DAS GRANDEZAS ELÉTRICAS Vejamos o circuito abaixo. A V A V 50 V 100 V Se colocarmos a mesma resistência nos dois circuitos...... LEI DE OHM Vejamos o circuito abaixo. Variando a tensão e mantendo a resistência fixa? A V A V 50 V 100 V 1 A 2 A A corrente irá variar na mesma proporção. LEI DE OHM Observando os circuitos novamente. Se aplicarmos a mesma tensão nos dois circuitos e mudarmos a resistência, ou seja, vamos manter uma tensão fixa e variar a resistência, o que podemos dizer o circuito? A V A V 100 V 100 V LEI DE OHM Vamos observar os dois circuitos novamente. A corrente irá variar de forma inversamente proporcional. A V A VR = 50 R = 100 2 A 1 A 100 V 100 V LEI DE OHM Conclusão: Quanto maior a tensão Maior a corrente elétrica Quanto maior a resistência elétrica Menor a corrente elétrica LEI DE OHM RxIV LEI DE OHM A lei de Ohm diz que a corrente que atravessa um dispositivo é sempre diretamente proporcional à diferença de potencial aplicada ao dispositivo. Um dispositivo obedece a lei de Ohm se a resistência do dispositivo não depende da diferença de potencial aplicada. LEI DE OHM A partir do que conversamos podemos dizer que a lei de Ohm é dada pela equação abaixo? RxIV Podemos medir a diferença de potencial e a corrente de qualquer dispositivo e calcular sua resistência elétrica, mesmo para dispositivos que não obedecem a lei de Ohm. A essência da lei de Ohm concentra-se no fato do grafico da corrente em relação a tensão ser linear, ou seja, a resistência não depende da tensão aplicada. LEI DE OHM - EXEMPLIFICANDO Abaixo temos uma tabela que mostra a corrente i (em ampéres) em dois dispositivos para vários valores da diferença de potencial V (em volts). Determine, a partir desses dados, qual dispositivo não obedece a lei de Ohm. Dispositivo 1 V i 2 4,5 3 6,75 4 9 Dispositivo 2 V i 2 1,5 3 2,2 4 2,8 LEI DE OHM - EXEMPLIFICANDO Dispositivo 1 V i Relação V/i 2 4,5 0,44 3 6,75 0,44 4 9 0,44 Dispositivo 2 V i Relação V/i 2 1,5 1,33 3 2,2 1,36 4 2,8 1,43 ATÉ A PRÓXIMA AULA. CONTO COM VOCÊ. Entraremos em um novo tópico: Exercícios de fixação de Lei de Ohm, potência elétrica, energia e eficiência.
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