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Análise de Circuitos Prof. Dalton de Araújo Honório Grandezas variáveis Uma grandeza variável ou bidireccional é uma grandeza (corrente, tensão, etc.) que muda de sentido ao longo do tempo. Se tivermos um condutor (com as extremidades A e B) alimentado com corrente variável, a corrente ora flui de A para B ora flui de B para A. As grandezas variáveis podem ser classificadas em: grandezas alternadas. grandezas ‘não alternadas’. 1. Circuitos de corrente alternada 2 A corrente alternada sinusoidal é uma corrente com os dois sentidos (positivo e negativo), periódica e com um valor médio nulo, conforme se representa na figura. Grandezas variáveis 1. Circuitos de corrente alternada 3 REPRESENTAÇÃO MATEMÁTICA 4 Onda sinusoidal Período - T: é o intervalo de tempo ao fim do qual a grandeza repete os mesmos valores. Ciclo ou Onda: é o conjunto de pontos/valores assumidos pela grandeza ao longo de um período T Semi-ciclo: meio-ciclo pode ser negativa ou positiva Pico: é o valor máximo que a grandeza assume em todo o período. Frequência - é o número de ciclos efectuados pela grandeza por segundo. 1. Circuitos de corrente alternada 5 Características de uma onda sinusoidal Define-se frequência f de uma grandeza periódica como o número de ciclos efectuados pela grandeza na unidade de tempo. Deste modo, existe a seguinte relação entre a frequência e o período: com: f — frequência (hertz — Hz) T — período (segundos — s) 6 1. Circuitos de corrente alternada 7 Características de uma onda sinusoidal 1. Circuitos de corrente alternada Valor instantâneo - valor que a grandeza (tensão, corrente) alternada assume em cada instante, (i1, i2, Imáx, etc.). Valor de pico a pico - valor que mede a diferença entre o valor máximo e o valor mínimo, logo IPP = 2 . Imáx ou VPP = 2 . Vmáx Valor médio - é a média do conjunto de valores positivos (portanto, apenas conta a alternância positiva) e negativos. Valor eficaz - é o valor que deverá ter uma corrente contínua para libertar a mesma quantidade de calor que a corrente alternada, no mesmo receptor, durante o mesmo intervalo de tempo. 8 1. Circuitos de corrente alternada Velocidade ou Frequêcia Angular – relação entre um ciclo completo, expresso em radianos, e o tempo para que a onda leva para percorrer esse ciclo. ω = 2π/T = 2πf Angulo de fase – A fase de uma senoide é uma medida angular que especifica a posição da senóide em relação a uma referência. 9 1. Circuitos de corrente alternada Angulo de fase – Positivo 10 1. Circuitos de corrente alternada Angulo de fase – Negativo 11 1. Circuitos de corrente alternada Valor eficaz, valor médio e valor máximo Valor médio: Valor eficaz: 12 1. Circuitos de corrente alternada 0 1 ( ) T medX X t dt T 2 0 1 ( ) T efX X t dt T Define-se valor médio como o valor médio do conjunto dos valores positivos e negativos da grandeza. Visto que as semi-ciclo positivo e negativo da c.a. sinusoidal são iguais, então o valor médio de uma c.a. sinusoidal é igual a zero. 13 Valor eficaz, valor médio e valor máximo 1. Circuitos de corrente alternada Demonstra-se que existe a seguinte relação matemática entre o valor eficaz I e o valor máximo Imáx: Da mesma forma, o valor eficaz da tensão U é dado por: Valor eficaz, valor médio e valor máximo 1. Circuitos de corrente alternada 14
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